Métodos para calcular campos magnéticos
Existem muitos tipos de tarefas para calcular campos magnéticos. Além das tarefas para determinar a indutância de circuitos operando em um campo magnético, também existem tarefas para calcular campos magnéticos em estruturas ferromagnéticas complexas, tarefas para distribuir correntes em um determinado volume para obter um campo magnético com uma determinada intensidade, etc.
Os métodos para calcular campos magnéticos podem ser divididos em analíticos, gráficos e experimentais. Os métodos para calcular campos magnéticos podem ser divididos em analíticos, gráficos e experimentais. Os métodos para calcular campos magnéticos podem ser divididos em:
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analítico;
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gráfico;
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experimental.
Os métodos analíticos usam a integração das equações de Poisson (para áreas onde a corrente flui), integração dos níveis de Laplace (para áreas não ocupadas por correntes), o método das imagens espelhadas, etc. No caso de simetria esférica ou cilíndrica, são usadas as fórmulas para leis operacionais gerais.
Na presença de meios magnetizados, os problemas podem ser resolvidos usando potenciais magnéticos escalares e vetoriais. Se as correntes livres estiverem fora do volume de interesse para nós, é melhor resolver o problema usando potenciais escalares. Neste caso, as condições de contorno são expressas por um potencial escalar.
Para calcular o campo magnético em um meio ferromagnético contínuo, é utilizado um método baseado na semelhança das equações do campo magnético com as equações de corrente contínua em um meio condutor. No entanto, o método é válido nas mesmas condições de contorno, o que geralmente não é o caso.
De fato, embora a condutividade elétrica do espaço ao redor dos fios seja zero, não há isoladores para o fluxo magnético e o vazamento de fluxo paralelo aos elementos individuais pode ser significativo. Quanto maior a permeabilidade magnética do circuito magnético, menos erros são obtidos.
Apesar da convergência dos resultados, a representação do caminho do escoamento na forma de um circuito magnético é a base do projeto de máquinas e equipamentos elétricos, pois permite cálculos em casos onde a solução do problema por métodos gerais é praticamente impossível.
Uma complicação nos cálculos na presença de substâncias ferromagnéticas é introduzida pela dependência não linear da permeabilidade magnética da intensidade do campo. Se essa dependência for conhecida, então o problema é resolvido pelo método de aproximações sucessivas.
Primeiro, uma solução é encontrada assumindo que o valor da permeabilidade é constante.Então, após determinar a permeabilidade em vários pontos do circuito magnético, o problema é novamente resolvido, levando em consideração as correções para o valor da permeabilidade magnética. O cálculo é repetido até que sejam obtidos os desvios permitidos dos valores da intensidade do campo magnético ou da indução magnética daqueles especificados.
Os métodos analíticos, devido às dificuldades de natureza matemática, permitem resolver um conjunto muito reduzido de problemas. Nos casos em que o cálculo do campo por métodos analíticos é difícil, recorra à construção gráfica da imagem do campo. Este método pode ser usado para calcular campos de rotação bidimensionais.
Em casos muito difíceis, especialmente com campos espaciais, eles recorrem a um estudo experimental do campo, que consiste em determinar a indução em pontos individuais do campo por um dos métodos de medição dessa quantidade.
Também é utilizada uma simulação usando campos de corrente em um meio condutor, simulação esta baseada na analogia entre um campo em um meio condutor e um campo magnético parasita.
O estudo qualitativo mais simples do campo magnético é realizado determinando o padrão do campo usando aparas de aço fundidas em uma folha plana de material não ferromagnético ou usando pós de óxido de ferro suspensos em um líquido como o querosene. Este último método é amplamente utilizado para detecção magnética de defeitos em produtos de aço.
No futuro, no site «Útil para um eletricista», consideraremos várias tarefas típicas para calcular campos magnéticos: calcular o campo de uma bola eletromagnética em um campo magnético uniforme no vácuo (no ar), um método de usar o método de imagens espelhadas para cálculo de campos magnéticos, exemplos com cálculos de vários circuitos magnéticos.
Veja também:
Para que serve o cálculo de circuitos magnéticos?
Campo magnético da bobina condutora de corrente