هسته و سیملوله

[0114takpa]

سلام. برای افزایش میدان از هسته آهن یا فریت داخل سیم لوله استفاده می کنن. اگر هسته ای به شکل هسته تیروئید داخل سیم لوله قرار بدیم بصورتی که تمام فضای سطح سیملوله رو پر نکنه و خود هسته مثل لوله داخلش خالی باشه باز هم باعث افزایش میدان مغناطیسی میشه؟ آیا این میزان افزایش با مساحت پر شده از سطح کامل رابطه مستقیم داره یعنی اگر سطح هسته ما که بصورت یک حلقه یا رینگ هست ۵۰% سطح سیملوله را پر کند، آنگاه معادل ۵۰% از حالت پرشدن کامل با یک لوله تو پر از همان جنس افزایش میدان خواهیم داشت؟

دلیل: ادغام دو پست برای جلوگیری از اسپم

سوال دیگه ای که دارم اینکه قرار دادن هسته داخل سیملوله یا سلف تاثیری در زمان دشارژ شدن سلف داره؟ یعنی زمان تخلیه سلف بعد از قطع ولتاژ رو سر آن کم یا زیاد میشه؟

[P.maddah39]

پاسخ : هسته و سیملوله

سلام. برای افزایش میدان از هسته آهن یا فریت داخل سیم لوله استفاده می کنن. اگر هسته ای به شکل هسته تیروئید داخل سیم لوله قرار بدیم بصورتی که تمام فضای سطح سیملوله رو پر نکنه و خود هسته مثل لوله داخلش خالی باشه باز هم باعث افزایش میدان مغناطیسی میشه؟ آیا این میزان افزایش با مساحت پر شده از سطح کامل رابطه مستقیم داره یعنی اگر سطح هسته ما که بصورت یک حلقه یا رینگ هست ۵۰% سطح سیملوله را پر کند، آنگاه معادل ۵۰% از حالت پرشدن کامل با یک لوله تو پر از همان جنس افزایش میدان خواهیم داشت؟

دلیل: ادغام دو پست برای جلوگیری از اسپم

سوال دیگه ای که دارم اینکه قرار دادن هسته داخل سیملوله یا سلف تاثیری در زمان دشارژ شدن سلف داره؟ یعنی زمان تخلیه سلف بعد از قطع ولتاژ رو سر آن کم یا زیاد میشه؟

سلام. سوال اول جوابش منفی است. سوال دوم هم
جوابش منفی هست.
اما اینکه فرمول محاسبه اش چیه ... نمیدونم

[Amie.s.m]

پاسخ : هسته و سیملوله

سلام. برای افزایش میدان از هسته آهن یا فریت داخل سیم لوله استفاده می کنن. اگر هسته ای به شکل هسته تیروئید داخل سیم لوله قرار بدیم بصورتی که تمام فضای سطح سیملوله رو پر نکنه و خود هسته مثل لوله داخلش خالی باشه باز هم باعث افزایش میدان مغناطیسی میشه؟ آیا این میزان افزایش با مساحت پر شده از سطح کامل رابطه مستقیم داره یعنی اگر سطح هسته ما که بصورت یک حلقه یا رینگ هست ۵۰% سطح سیملوله را پر کند، آنگاه معادل ۵۰% از حالت پرشدن کامل با یک لوله تو پر از همان جنس افزایش میدان خواهیم داشت؟

دلیل: ادغام دو پست برای جلوگیری از اسپم

سوال دیگه ای که دارم اینکه قرار دادن هسته داخل سیملوله یا سلف تاثیری در زمان دشارژ شدن سلف داره؟ یعنی زمان تخلیه سلف بعد از قطع ولتاژ رو سر آن کم یا زیاد میشه؟

دوست عزیز از هسته در سلفها ( ترانسها و امثالهم ... اینا از دید فیزیکی همه اشون یکی هستن ) برای مجتمع کردن میدان مغناطیسی استفاده میشه .
چرا در مرکز سیم پیچ قرار میگیره بدلیل اینه که تمام این بردارهای مغناطیسی آخرش به مرکز هسته سیم پیچ ختم میشن ، سیستمهایی که هدفشون کاهش انتشار ناخواسته میدانهای مغناطیسی هست سوای هسته سلف در محیط اطراف سلف هم ماده با هدایت مغناطیسی بالا ( مشابه هسته ) استفاده شده ، سلف بین ماده با تراوایی مغناطیسی بالا اصطلاحا ساندویچ و احاطه شده ، میدانهای سرگردان و انتشار میدان ناخواسته به حداقل میرسه .

از طریق این فرمول µN2A / L
ظرفیت سلف بر حسب هانری بدست میاد .
خاصیت خود القایی و ظرفیتش به شکل پایین تعریف میشه ( کمیت استاندارد هانریه ، کمیت چگالی شار مغناطیسی گاووس هست که عموما به افتخار نیکولا تسلا از کمیت تسلا استفاده میشه هر تسلا معادل ۱۰۰۰۰ گاووس هست )

در فرمول فوق u ( خونده میشه مو حروف لاتینه ) نفوذپذیری مغناطیسی ماده هسته استN تعداد دوره ( افزایشش باعث افزایش تصاعدی ظرفیت میشه )
A سطح مقطع هسته است
L طول موثر سیم پیچه ( کاهشش به شکل خطی ظرفیت رو بالا میبره )

در فرمول فوق فرض بر اینه اتصالات مغناطیسی بین سیم پیچ ( تولید کننده میدان ) هسته ( جمع کننده و هدایت کننده میدان ) و سایر پارامترها پیوستگی دارن .
این وسط شما بیایی مثلا یک شیار خیلی کوچک هوایی بین ماده سازنده هسته ایجاد کنی ( یک تکنیک رایجه که هسته ها به اشباع نرن ) اون بخش هسته u اش عوض میشه و بجای u هسته u هوا یا خلاء ( معمولا با u0 نمایش داده میشه ) برقراره که دیگه مهم نیست کلیت هسته شما چقدر ضریب تراوایی مغناطیسی داشته در سیستم سری حداکثر تراوایی ( یا هدایت و غیره ) معادل ضعیفترین بخش سیستم میشه به همین دلیل هم مطمئن میشین این هسته در شرایط نرمال به اشباع نخواهد رفت .

زمان شارژ ( و دشارژ ... فرمولهاش مشترکه ) سلف ارتباطی به نوع هسته نداره
از فرمول T= L/R بدست میاد
معادل 5T زمان نیازه تا سلف به حداکثر شارژ مغناطیسی معادل تقریبا ۹۹.۹۹ درصد ظرفیت برسه ( در 1T که بهش میگیم ثابت زمانی یا tc
حدود ۶۳ درصد حداکثر ظرفیت یا حداکثر ظرفیت تقسیم بر رادیکال ۲ سلف شارژ یا دشارز میشه )

تابع شارژ شارژ مدار RL مشابه مدار RC هست و خطی نیست نماییه ...

طبق فرمول ظرفیت سلف که میشه L بر حسب هانری و مقاومت کل مدار که میشه R بر حسب اهم به شکل خطی باعث تغییر ثابت زمانی T برحسب ثانیه میشن

[0114takpa]

پاسخ : هسته و سیملوله

دوست عزیز از هسته در سلفها ( ترانسها و امثالهم ... اینا از دید فیزیکی همه اشون یکی هستن ) برای مجتمع کردن میدان مغناطیسی استفاده میشه .
چرا در مرکز سیم پیچ قرار میگیره بدلیل اینه که تمام این بردارهای مغناطیسی آخرش به مرکز هسته سیم پیچ ختم میشن ، سیستمهایی که هدفشون کاهش انتشار ناخواسته میدانهای مغناطیسی هست سوای هسته سلف در محیط اطراف سلف هم ماده با هدایت مغناطیسی بالا ( مشابه هسته ) استفاده شده ، سلف بین ماده با تراوایی مغناطیسی بالا اصطلاحا ساندویچ و احاطه شده ، میدانهای سرگردان و انتشار میدان ناخواسته به حداقل میرسه .

از طریق این فرمول µN2A / L
ظرفیت سلف بر حسب هانری بدست میاد .
خاصیت خود القایی و ظرفیتش به شکل پایین تعریف میشه ( کمیت استاندارد هانریه ، کمیت چگالی شار مغناطیسی گاووس هست که عموما به افتخار نیکولا تسلا از کمیت تسلا استفاده میشه هر تسلا معادل ۱۰۰۰۰ گاووس هست )

در فرمول فوق u ( خونده میشه مو حروف لاتینه ) نفوذپذیری مغناطیسی ماده هسته استN تعداد دوره ( افزایشش باعث افزایش تصاعدی ظرفیت میشه )
A سطح مقطع هسته است
L طول موثر سیم پیچه ( کاهشش به شکل خطی ظرفیت رو بالا میبره )

در فرمول فوق فرض بر اینه اتصالات مغناطیسی بین سیم پیچ ( تولید کننده میدان ) هسته ( جمع کننده و هدایت کننده میدان ) و سایر پارامترها پیوستگی دارن .
این وسط شما بیایی مثلا یک شیار خیلی کوچک هوایی بین ماده سازنده هسته ایجاد کنی ( یک تکنیک رایجه که هسته ها به اشباع نرن ) اون بخش هسته u اش عوض میشه و بجای u هسته u هوا یا خلاء ( معمولا با u0 نمایش داده میشه ) برقراره که دیگه مهم نیست کلیت هسته شما چقدر ضریب تراوایی مغناطیسی داشته در سیستم سری حداکثر تراوایی ( یا هدایت و غیره ) معادل ضعیفترین بخش سیستم میشه به همین دلیل هم مطمئن میشین این هسته در شرایط نرمال به اشباع نخواهد رفت .

زمان شارژ ( و دشارژ ... فرمولهاش مشترکه ) سلف ارتباطی به نوع هسته نداره
از فرمول T= L/R بدست میاد
معادل 5T زمان نیازه تا سلف به حداکثر شارژ مغناطیسی معادل تقریبا ۹۹.۹۹ درصد ظرفیت برسه ( در 1T که بهش میگیم ثابت زمانی یا tc
حدود ۶۳ درصد حداکثر ظرفیت یا حداکثر ظرفیت تقسیم بر رادیکال ۲ سلف شارژ یا دشارز میشه )

تابع شارژ شارژ مدار RL مشابه مدار RC هست و خطی نیست نماییه ...

طبق فرمول ظرفیت سلف که میشه L بر حسب هانری و مقاومت کل مدار که میشه R بر حسب اهم به شکل خطی باعث تغییر ثابت زمانی T برحسب ثانیه میشن

دوست عزیز بسیار عالی توضیح دادین. ممنون شما . چند سوال برام ایجاد شده

اول اینکه آیا درست متوجه شدم که اگر درون سلف هسته قرار دهیم با مجتمع شدن میدان مغناطیسی درون هسته از انتشار ناخواسته این میدان مغناطیسی در بیرون سلف به سایر مواد فرومغناطیس جلوگیری میشه و به این ترتیب میدان درون سیملوله قوی تر میشه؟ یعنی اگر روی برد من در نزدیکی سلف یه ترانزیستور با بدنه فلزی وجود داشته باشه اگر هسته هواباشه این بدنه فلزی تا حدودی باعث تضعیف میدان میشه و حالا اگر هسته فریت درون اون سلف قرار بدیم دیگه خطوط میدان کمتر به اون بدنه فلزی میرسه؟ اینطوری؟

عبارت "میدان قوی میشه" به لحاظ فرمولی با تغییر هسته و افزایش عدد u درسته ولی وقتی صحبت از مجتمع کردن میدان می کنیم یعنی نه ، میزان میدان افزایش پیدا نکرده بله متمرکز شده. البته تو سرچ هایی که زدم تو تصاویری که هسته قرار داده شده خطوط میدان نسبت به هسته هوا بیشتر شده که با فرومول مطابقت داره.

سوم اینکه این قسمت که فرمودین "در سیستم سری حداکثر تراوایی ( یا هدایت و غیره ) معادل ضعیفترین بخش سیستم میشه" یعنی اگر من یه هسته حلقوی درون سلف قرار بدم هیچ تاثیری در افزایش میدان نسبت به مطلق هسته هوایی نداره؟ چون وسطش هواست و ضریب تراوایی هوایی ضعیف تر از مثلا فریت هست؟ (البته فکر کنم این سیستم موازی باشه چون دو چیز در کنار هم قرار می گیرن)

[Amie.s.m]

پاسخ : هسته و سیملوله

دوست عزیز بسیار عالی توضیح دادین. ممنون شما . چند سوال برام ایجاد شده

اول اینکه آیا درست متوجه شدم که اگر درون سلف هسته قرار دهیم با مجتمع شدن میدان مغناطیسی درون هسته از انتشار ناخواسته این میدان مغناطیسی در بیرون سلف به سایر مواد فرومغناطیس جلوگیری میشه و به این ترتیب میدان درون سیملوله قوی تر میشه؟ یعنی اگر روی برد من در نزدیکی سلف یه ترانزیستور با بدنه فلزی وجود داشته باشه اگر هسته هواباشه این بدنه فلزی تا حدودی باعث تضعیف میدان میشه و حالا اگر هسته فریت درون اون سلف قرار بدیم دیگه خطوط میدان کمتر به اون بدنه فلزی میرسه؟ اینطوری؟

عبارت "میدان قوی میشه" به لحاظ فرمولی با تغییر هسته و افزایش عدد u درسته ولی وقتی صحبت از مجتمع کردن میدان می کنیم یعنی نه ، میزان میدان افزایش پیدا نکرده بله متمرکز شده. البته تو سرچ هایی که زدم تو تصاویری که هسته قرار داده شده خطوط میدان نسبت به هسته هوا بیشتر شده که با فرومول مطابقت داره.

سوم اینکه این قسمت که فرمودین "در سیستم سری حداکثر تراوایی ( یا هدایت و غیره ) معادل ضعیفترین بخش سیستم میشه" یعنی اگر من یه هسته حلقوی درون سلف قرار بدم هیچ تاثیری در افزایش میدان نسبت به مطلق هسته هوایی نداره؟ چون وسطش هواست و ضریب تراوایی هوایی ضعیف تر از مثلا فریت هست؟ (البته فکر کنم این سیستم موازی باشه چون دو چیز در کنار هم قرار می گیرن)

You're welcome

البته توضیحات مال من نبود قوانین پایه الکترومغناطیسه که بزرگان فیزیک در قرنهای ۱۸ و ۱۹ میلادی کشف و فرمولیزه کردن ... ریاضیاتش هم از پایه ساختن .

مشکلی که با زبان فارسی حین توضیحات علمی و تکنیکی ایحاد میشه نداشتن اصطلاحات و پیش زمینه در این زبانه که اومدن تحت اللفظی ترجمه و معادلسازی های دست و پا شکسته انجام دادن ( مثل بقیه کارهامون ) که همین موضوع فقر زبانی باعث شده اکثر تعاریف پایه و سیستم آموزشی با زبان فارسی یک ریال نه ارزش آموزشی داشته باشه نه بتونه مفهوم رو منتقل کنه .

اگر میخواهید مطلب اصلی رو دقیق و صریح متوجه بشید مجبورید چند جلد کتاب پایه به زبانهای علمی اصلی بخونید ، چند صفحه توضیحات اینترنتی یا چند خط کامنتهای اینجا اساسا درک صحیحی از الکترومفناطیس به شما نمیده ... بلکه بیشتر گمراهتون کنه ، تا موضوع رو صحیح درک نکنید نمیشه ازش استفاده کرد ( مشکلیه که سیستم آموزشی ما حتی در بالاترین سطوح هم داره ) ... در هر صورت سعی میکنیم طرز کار کامپیوتر رو با مشابه سازی و مثال از چرتکه در حد ممکن منتقل کنیم .

ببینید موضوع سوالتون دو بخش متفاوت از همدیگه است که درسته هر دو دارن در حوزه مغناطیس بررسی میشن ولی ارتباط مستقیم بهم ندارن . مطلب قاطی شده .

در فیزیک الکترومغناطیس ما با میدان و مدار سرو کار داریم ( هر دو ترجمه دست و پا شکسته و غلطه ، میدان ربطی به field مد نظر در انگلیسی نداره )

مغناطیس مثل سایر نیروهای این حوزه برداری هست ( یعنی جهت یا همون علامت و مقدار داره ... سوای مقدار فشردگی مقداری هم تحت عنوان چگالی داره )
کمیت های الکترومغناطیسی همیشه نسبی و بین حداقل دو منبع ( دو مرجع ، دو نقطه و غیره ) تعریف میشن .
مغناطیس قطبیت n و s داره ، الکتریسیته پلاریته مثبت و منفی داره پدیده های منتج هم به همین صورته .

وقتی کمیت نسبی میشه دقیقا باندازه اونی که از یک قطب خارج میشه باید به قطب مخالف وارد بشه تا برآیند کل صفر بشه ( این وسط ممکنه برای رسیدن از قطب مثبت به منفی یا از s به n بردارها ، جریانها و ... از یک یا بینهایت مسیر مختلف عبور کرده باشن اما نهایتها مقدار خروجی و ورودی دقیقا برابره وگرنه بردار کل صفر نمیشه و قانون بقای ماده و انرژی نقض میشه یا انرژی سرگردان یه جایی بوجود میاد یا انرژی یه جایی گم میشه که نتیجه اش بهم خوردن انرژی کل سیستمه ، پس قضیه اینکه کمیت الکترومغناطیسی بتونه خارج از دو نقطه نسبی وجود داشته باشه منتفیه )

به شکل طبیعی این بردارها از یکطرف با حداکثر چگالی ( بیشترین فشردگی فیزیکی یا دانسیته ) از یک قطب خارج میشن بسته به محیط اطراف و خصوصیات فیزیکی اش پخش میشن ( حالت طبیعی سیستم سعی میکنه توزیع همگن یا متوازن بوجود بیاره ) که باعث ایجاد شکل سه بعدی طبیعی دایره روی ۳ محور مختصات فضایی میشه ( یعنی کره بوجود میاد ) که این کره رو در فارسی اومدن میدان ترجمه کردن ( یک بعد ناقابل کم داره ! )

این میدانها مجددا باید به قطب معکوس با همون چگالی اولیه ( اگر دو قطب متناظر باشن ) برگردن .

میزان چگالی کمیت فیزیکی ( فشردگی ) رو شدت میدان تقسیم بر فضای حضور میدان تعریف میکنه که در مغناطیس همونطور که قبلا گفتم واحد شدت میدان گاووس یا تسلا هست که خودش منتج هانری بر متر بوده ( مثلا توزیع طبیعی میدان مغناطیسی زمین متوسط حدود ۵۰ میکرو تسلاست ... هر چقدر به قطبها نزدیک میشیم به دلیل فشرده شدن فضای حضور میدان شدت میدان مغناطیسی میره بالا ، در دو قطب حداکثر رو داریم که بخاطر چگالی بالا شفق قطبی در این مناطق رخ میده ) .
این مربوط به میدان مغناطیسی با تروایی یا هدایت مغناطیسی طبیعی هوا و خلاء بود یعنی u0 بود .

اگر بخواهیم چگالی میدان رو بالا ببریم و از نظر توزیع ۳ بعدی هم در فضای گسترده طبیعی پخشش نکنیم باید دنبال موادی باشیم که تراوایی ( باز ترجمه غلط ) مغناطیسی بالاتر از هوا دارن .

مشابهش رو در الکتریسیته که قابل درک تر هست مثال بزنم ...
هوا هدایت الکتریکی داره ( مقدارش کمه ولی صفر نیست ) ...
اگر بخواهیم از طریق هوا جریان الکتریکی رو هدایت کنیم
اولا برای برقراری یک جریان معمولی بسته به فاصله الکترودها یک ولتاژ خیلی بالا ( اوردر چند ده تا چند صد کیلو ، یا چند صد مگا ولت ) نیازه .
ثانیا این جریان به شکل طبیعی پخش میشه از مسیرهای متفاوت میره تا به قطب مخالف برسه ( مشابهش رو در صاعقه میتونید ببینید که شکل شاخه درخت و خطوط شکست تیز یا منحنی داره ، خط مستقیم نیست )
ثالثا چون جریان مشخص ما در فضای گسترده پخش شده چگالی جریان ( معادل شدت جریان بر حسب سطح مقطع ) خیلی پایین میاد .

اگر یک ماده با هدایت الکتریکی بالاتر از هوا ( مثلا محلول آب نمک ) استفاده کنیم همون جریان قبلی با ولتاژ خیلی پایینتر ، و فضای خیلی فشرده تر و کنترل شده با چگالی جریان خیلی بالاتر قابل انتقال میشه ...
با مس وضعیت خیلی نسبت به آب و نمک بهتره ، چگالی باز بالاتر میره .
اگر همین مس رو به دماهای پایین ( هر چقدر به صفر کلوین نزدیک بشیم هدایت بهتر میشه ) برسونیم ابر رسانا میشه و یک هادی بسیار باریک مسی میتونه میلیونها آمپر جریان رو بدون هیچ نوع تلفات انرژی منتقل کنه .
در شرایط مشابه مواد با هدایت الکتریکی پایین ابر عایق میشن و یک لایه نازک مثلا هوای مایع میتونه میلیونها ولت رو بدون یونیزه شدن و نشتی تحمل کنه !
هسته در حوزه مغناطیس همون کاری رو انجام میده که هادی در الکتریسیته انجام میده .

ترانزیستور مورد مثال شما باعث تضعیف میدان نمیشه ولی بردارهای مغناطیسی که از طریق این فلز مغناطیسی هدایت میشن تغییر جهت و چگالی طبیعی میدن ( نسبت به سایر بخشها که هادی مغناطیسی هوا بوده ) که اگر فوت پرینت میدان رو با سنسورهای مغناطیسی بگیرید یا تصویربرداری مغناطیسی انجام بدید تغییر شکل کره طبیعی در مناطقی که آنومالی ( توزیع غیر طبیعی ) داریم رو میتونید بوضوح ببینید ، بیس تصویربرداری مغناطیسی زمین با مگنتومتر مثلا تکنیک گرادیومتری و پیدا کردن مناطق غیر طبیعی ( که میتونه معدن باشه ، میتونه حفره های طبیعی یا مصنوعی در خاک و بستر و غیره باشه ، میتونه نشون دهنده ساختار متفاوت دفن شده زیر زمین باشه همین قضیه تغییر توزیع بردارهای طبیعی زمینه که در زمین شناسی ، باستان شناسی ، اکتشاف معدن ، صنایع نفت و گاز و کشاورزی و سیستم هدایت قدیمی وسایل پرنده و موشک و غیره استفاده میشه )

وقتی شما هادی مغناطیسی رو وسط هسته استفاده میکنی سوای امکان ایجاد چگالی میدان خیلی قویتر ( که میشه همون خودالقایی بزرگتر یا ظرفیت سلفی بزرگتر در سایز کوچک تر ) بسته به شکل این هادی مغناطیسی نوع توزیع میدان هم متفاوت میشه و میدان به شکل کره طبیعی بزرگ بین دو قطب پخش و مجددا جمع نمیشه ...
سایز سیم پیچ شما با ماده ای با تراوایی مغناطیسی ۱۰۰۰ برابر هوا با فرض ثابت بودن سایر پارامترها ( دور - طول ) حداقل ۱۰۰۰ برابر کوچکتر میشه ( یعنی A در فرمول ۱۰۰۰ برابر پایین میاد ، در عمل هر سه بخش فیزیکی A N و L کوچک میشن که منجر به کاهش سایز ، وزن ، ماده خام مصرفی و خیلی مسائل جنبی دیگه خواهد شد ...
توزیع میدانت هم به همین ترتیب فشرده و چگال تر میشه ( میدانهای مغناطیسی با توان ۳ تضعیف میشن ... اگر فضای توزیع میدان شما ۱۰۰۰ برابر کوچک بشه شدت میدان طبیعی در فاصله مشخص یک میلیارد برابر ضعیفتر میشه ، به همین نسبت نویز پس زمینه الکترومغناطیسی سلف شما که تاثیرش روی سایر قطعات مجاور میشه emi یک میلیارد برابر کم تر میشه ! )

در مورد بخش آخر و استقاده از هسته تیروئیدی نتیجه گیری اتون دقیقا برعکس تعاریف فیزیک شد .

هسته تیرویید یک هادی مغناطیسی هست که در واقع دو قطب N و S ( دو پل مغناطیسش ) بهم اتصال کوتاه کامل شدن ... نتیجتا بالاترین هدایت مغناطیسی بدون گسستگی با توزیع یکنواخت کامل نسبت به سایر اشکال هسته رو این هسته دایره شکل که میشه همین تیروئیدی داره . مدل ایده آل هسته کرویه که در کاربردهای خیلی خاص استفاده میشه و بگذریم ...

دلیل استفاده هسته دایره در مدارات با چگالی مغناطیسی بالا و کوچک کردن سایز نسبت به سایر انواع هسته همین قضیه شکل توزیع میدان فوق هست .

مثل سایر سیستمهای با هدایت بالا اگر کمیت مورد نظر از رنج مجاز خارج بشه سیستم اشباع خواهد شد ( عملکرد سیستم و نسبت بردارها دیگه خطی نیست )

اگر مثلا در الکتریسیته ما یک هادی یا یک مدار با حدود جریان نرمال مشخص داریم در شرایط خروج از رنج ( مثل اتصال کوتاه ) جریان میتونه بخاطر هدایت بالای هادی هامون به حدود خطرناک برسه . هادی اتفاقی براش نمیفته ولی بقیه مدار مرحوم مغفور جاوید نام و زنده یاد جنت مکان میشن ...

برای محدود کردن جریان چکاری انجام میدیم ؟
یک یا چند بخش سیستم رو تعمدا با هدایت الکتریکی پایین تر ( مثل مقاومتهای لیمیتر ) یا هادی با عدم توانایی عبور جریان بالا ( مدارشکن یا همون فیوز ) سری میکنیم ...
صرفنظر از اینکه مقاومت هادی های اصلی ما چقدر پایین ( و طبیعتا جریان قابل عبور چقدر بالاست ) سیستم در صورت عبور از مرز نرمال به دلیل سری بودن جریانش محدود یا مدار کلا قطع میشه .

در مغناطیس نقش مقاومت لیمتر رو فضایی که ضریب نفوذ یا تراوایی مغناطیسی محدود شده داره ایفا میکنه .

این توضیحات کلی و ناقص بودن ( چون مبحث فیزیکی بزرگ و گسترده ای هست ، به خیلی موارد و پارامترهای مرتبط با مغناطیس اشاره نشده مطلب در چند پاراگراف و چند صفحه نمیگنجه )

برای درک صحیح همونطور که اولش گفتم باید چند جلد فیزیک پایه الکترومغناطیس و حتما به زبان اصلی مطالعه کنید ... اصل مطلب اونجا توضیح و تشریح شده .

[0114takpa]

پاسخ : هسته و سیملوله

You're welcome

البته توضیحات مال من نبود قوانین پایه الکترومغناطیسه که بزرگان فیزیک در قرنهای ۱۸ و ۱۹ میلادی کشف و فرمولیزه کردن ... ریاضیاتش هم از پایه ساختن .

مشکلی که با زبان فارسی حین توضیحات علمی و تکنیکی ایحاد میشه نداشتن اصطلاحات و پیش زمینه در این زبانه که اومدن تحت اللفظی ترجمه و معادلسازی های دست و پا شکسته انجام دادن ( مثل بقیه کارهامون ) که همین موضوع فقر زبانی باعث شده اکثر تعاریف پایه و سیستم آموزشی با زبان فارسی یک ریال نه ارزش آموزشی داشته باشه نه بتونه مفهوم رو منتقل کنه .

اگر میخواهید مطلب اصلی رو دقیق و صریح متوجه بشید مجبورید چند جلد کتاب پایه به زبانهای علمی اصلی بخونید ، چند صفحه توضیحات اینترنتی یا چند خط کامنتهای اینجا اساسا درک صحیحی از الکترومفناطیس به شما نمیده ... بلکه بیشتر گمراهتون کنه ، تا موضوع رو صحیح درک نکنید نمیشه ازش استفاده کرد ( مشکلیه که سیستم آموزشی ما حتی در بالاترین سطوح هم داره ) ... در هر صورت سعی میکنیم طرز کار کامپیوتر رو با مشابه سازی و مثال از چرتکه در حد ممکن منتقل کنیم .

ببینید موضوع سوالتون دو بخش متفاوت از همدیگه است که درسته هر دو دارن در حوزه مغناطیس بررسی میشن ولی ارتباط مستقیم بهم ندارن . مطلب قاطی شده .

در فیزیک الکترومغناطیس ما با میدان و مدار سرو کار داریم ( هر دو ترجمه دست و پا شکسته و غلطه ، میدان ربطی به field مد نظر در انگلیسی نداره )

مغناطیس مثل سایر نیروهای این حوزه برداری هست ( یعنی جهت یا همون علامت و مقدار داره ... سوای مقدار فشردگی مقداری هم تحت عنوان چگالی داره )
کمیت های الکترومغناطیسی همیشه نسبی و بین حداقل دو منبع ( دو مرجع ، دو نقطه و غیره ) تعریف میشن .
مغناطیس قطبیت n و s داره ، الکتریسیته پلاریته مثبت و منفی داره پدیده های منتج هم به همین صورته .

وقتی کمیت نسبی میشه دقیقا باندازه اونی که از یک قطب خارج میشه باید به قطب مخالف وارد بشه تا برآیند کل صفر بشه ( این وسط ممکنه برای رسیدن از قطب مثبت به منفی یا از s به n بردارها ، جریانها و ... از یک یا بینهایت مسیر مختلف عبور کرده باشن اما نهایتها مقدار خروجی و ورودی دقیقا برابره وگرنه بردار کل صفر نمیشه و قانون بقای ماده و انرژی نقض میشه یا انرژی سرگردان یه جایی بوجود میاد یا انرژی یه جایی گم میشه که نتیجه اش بهم خوردن انرژی کل سیستمه ، پس قضیه اینکه کمیت الکترومغناطیسی بتونه خارج از دو نقطه نسبی وجود داشته باشه منتفیه )

به شکل طبیعی این بردارها از یکطرف با حداکثر چگالی ( بیشترین فشردگی فیزیکی یا دانسیته ) از یک قطب خارج میشن بسته به محیط اطراف و خصوصیات فیزیکی اش پخش میشن ( حالت طبیعی سیستم سعی میکنه توزیع همگن یا متوازن بوجود بیاره ) که باعث ایجاد شکل سه بعدی طبیعی دایره روی ۳ محور مختصات فضایی میشه ( یعنی کره بوجود میاد ) که این کره رو در فارسی اومدن میدان ترجمه کردن ( یک بعد ناقابل کم داره ! )

این میدانها مجددا باید به قطب معکوس با همون چگالی اولیه ( اگر دو قطب متناظر باشن ) برگردن .

میزان چگالی کمیت فیزیکی ( فشردگی ) رو شدت میدان تقسیم بر فضای حضور میدان تعریف میکنه که در مغناطیس همونطور که قبلا گفتم واحد شدت میدان گاووس یا تسلا هست که خودش منتج هانری بر متر بوده ( مثلا توزیع طبیعی میدان مغناطیسی زمین متوسط حدود ۵۰ میکرو تسلاست ... هر چقدر به قطبها نزدیک میشیم به دلیل فشرده شدن فضای حضور میدان شدت میدان مغناطیسی میره بالا ، در دو قطب حداکثر رو داریم که بخاطر چگالی بالا شفق قطبی در این مناطق رخ میده ) .
این مربوط به میدان مغناطیسی با تروایی یا هدایت مغناطیسی طبیعی هوا و خلاء بود یعنی u0 بود .

اگر بخواهیم چگالی میدان رو بالا ببریم و از نظر توزیع ۳ بعدی هم در فضای گسترده طبیعی پخشش نکنیم باید دنبال موادی باشیم که تراوایی ( باز ترجمه غلط ) مغناطیسی بالاتر از هوا دارن .

مشابهش رو در الکتریسیته که قابل درک تر هست مثال بزنم ...
هوا هدایت الکتریکی داره ( مقدارش کمه ولی صفر نیست ) ...
اگر بخواهیم از طریق هوا جریان الکتریکی رو هدایت کنیم
اولا برای برقراری یک جریان معمولی بسته به فاصله الکترودها یک ولتاژ خیلی بالا ( اوردر چند ده تا چند صد کیلو ، یا چند صد مگا ولت ) نیازه .
ثانیا این جریان به شکل طبیعی پخش میشه از مسیرهای متفاوت میره تا به قطب مخالف برسه ( مشابهش رو در صاعقه میتونید ببینید که شکل شاخه درخت و خطوط شکست تیز یا منحنی داره ، خط مستقیم نیست )
ثالثا چون جریان مشخص ما در فضای گسترده پخش شده چگالی جریان ( معادل شدت جریان بر حسب سطح مقطع ) خیلی پایین میاد .

اگر یک ماده با هدایت الکتریکی بالاتر از هوا ( مثلا محلول آب نمک ) استفاده کنیم همون جریان قبلی با ولتاژ خیلی پایینتر ، و فضای خیلی فشرده تر و کنترل شده با چگالی جریان خیلی بالاتر قابل انتقال میشه ...
با مس وضعیت خیلی نسبت به آب و نمک بهتره ، چگالی باز بالاتر میره .
اگر همین مس رو به دماهای پایین ( هر چقدر به صفر کلوین نزدیک بشیم هدایت بهتر میشه ) برسونیم ابر رسانا میشه و یک هادی بسیار باریک مسی میتونه میلیونها آمپر جریان رو بدون هیچ نوع تلفات انرژی منتقل کنه .
در شرایط مشابه مواد با هدایت الکتریکی پایین ابر عایق میشن و یک لایه نازک مثلا هوای مایع میتونه میلیونها ولت رو بدون یونیزه شدن و نشتی تحمل کنه !
هسته در حوزه مغناطیس همون کاری رو انجام میده که هادی در الکتریسیته انجام میده .

ترانزیستور مورد مثال شما باعث تضعیف میدان نمیشه ولی بردارهای مغناطیسی که از طریق این فلز مغناطیسی هدایت میشن تغییر جهت و چگالی طبیعی میدن ( نسبت به سایر بخشها که هادی مغناطیسی هوا بوده ) که اگر فوت پرینت میدان رو با سنسورهای مغناطیسی بگیرید یا تصویربرداری مغناطیسی انجام بدید تغییر شکل کره طبیعی در مناطقی که آنومالی ( توزیع غیر طبیعی ) داریم رو میتونید بوضوح ببینید ، بیس تصویربرداری مغناطیسی زمین با مگنتومتر مثلا تکنیک گرادیومتری و پیدا کردن مناطق غیر طبیعی ( که میتونه معدن باشه ، میتونه حفره های طبیعی یا مصنوعی در خاک و بستر و غیره باشه ، میتونه نشون دهنده ساختار متفاوت دفن شده زیر زمین باشه همین قضیه تغییر توزیع بردارهای طبیعی زمینه که در زمین شناسی ، باستان شناسی ، اکتشاف معدن ، صنایع نفت و گاز و کشاورزی و سیستم هدایت قدیمی وسایل پرنده و موشک و غیره استفاده میشه )

وقتی شما هادی مغناطیسی رو وسط هسته استفاده میکنی سوای امکان ایجاد چگالی میدان خیلی قویتر ( که میشه همون خودالقایی بزرگتر یا ظرفیت سلفی بزرگتر در سایز کوچک تر ) بسته به شکل این هادی مغناطیسی نوع توزیع میدان هم متفاوت میشه و میدان به شکل کره طبیعی بزرگ بین دو قطب پخش و مجددا جمع نمیشه ...
سایز سیم پیچ شما با ماده ای با تراوایی مغناطیسی ۱۰۰۰ برابر هوا با فرض ثابت بودن سایر پارامترها ( دور - طول ) حداقل ۱۰۰۰ برابر کوچکتر میشه ( یعنی A در فرمول ۱۰۰۰ برابر پایین میاد ، در عمل هر سه بخش فیزیکی A N و L کوچک میشن که منجر به کاهش سایز ، وزن ، ماده خام مصرفی و خیلی مسائل جنبی دیگه خواهد شد ...
توزیع میدانت هم به همین ترتیب فشرده و چگال تر میشه ( میدانهای مغناطیسی با توان ۳ تضعیف میشن ... اگر فضای توزیع میدان شما ۱۰۰۰ برابر کوچک بشه شدت میدان طبیعی در فاصله مشخص یک میلیارد برابر ضعیفتر میشه ، به همین نسبت نویز پس زمینه الکترومغناطیسی سلف شما که تاثیرش روی سایر قطعات مجاور میشه emi یک میلیارد برابر کم تر میشه ! )

در مورد بخش آخر و استقاده از هسته تیروئیدی نتیجه گیری اتون دقیقا برعکس تعاریف فیزیک شد .

هسته تیرویید یک هادی مغناطیسی هست که در واقع دو قطب N و S ( دو پل مغناطیسش ) بهم اتصال کوتاه کامل شدن ... نتیجتا بالاترین هدایت مغناطیسی بدون گسستگی با توزیع یکنواخت کامل نسبت به سایر اشکال هسته رو این هسته دایره شکل که میشه همین تیروئیدی داره . مدل ایده آل هسته کرویه که در کاربردهای خیلی خاص استفاده میشه و بگذریم ...

دلیل استفاده هسته دایره در مدارات با چگالی مغناطیسی بالا و کوچک کردن سایز نسبت به سایر انواع هسته همین قضیه شکل توزیع میدان فوق هست .

مثل سایر سیستمهای با هدایت بالا اگر کمیت مورد نظر از رنج مجاز خارج بشه سیستم اشباع خواهد شد ( عملکرد سیستم و نسبت بردارها دیگه خطی نیست )

اگر مثلا در الکتریسیته ما یک هادی یا یک مدار با حدود جریان نرمال مشخص داریم در شرایط خروج از رنج ( مثل اتصال کوتاه ) جریان میتونه بخاطر هدایت بالای هادی هامون به حدود خطرناک برسه . هادی اتفاقی براش نمیفته ولی بقیه مدار مرحوم مغفور جاوید نام و زنده یاد جنت مکان میشن ...

برای محدود کردن جریان چکاری انجام میدیم ؟
یک یا چند بخش سیستم رو تعمدا با هدایت الکتریکی پایین تر ( مثل مقاومتهای لیمیتر ) یا هادی با عدم توانایی عبور جریان بالا ( مدارشکن یا همون فیوز ) سری میکنیم ...
صرفنظر از اینکه مقاومت هادی های اصلی ما چقدر پایین ( و طبیعتا جریان قابل عبور چقدر بالاست ) سیستم در صورت عبور از مرز نرمال به دلیل سری بودن جریانش محدود یا مدار کلا قطع میشه .

در مغناطیس نقش مقاومت لیمتر رو فضایی که ضریب نفوذ یا تراوایی مغناطیسی محدود شده داره ایفا میکنه .

این توضیحات کلی و ناقص بودن ( چون مبحث فیزیکی بزرگ و گسترده ای هست ، به خیلی موارد و پارامترهای مرتبط با مغناطیس اشاره نشده مطلب در چند پاراگراف و چند صفحه نمیگنجه )

برای درک صحیح همونطور که اولش گفتم باید چند جلد فیزیک پایه الکترومغناطیس و حتما به زبان اصلی مطالعه کنید ... اصل مطلب اونجا توضیح و تشریح شده .

آقا شرمنده کردی،عالی. امیدوارم همیشه در مسیر علمی موفق باشی