Magnetkreises

Ein Magnetkreis ist eine geschlossene Bahn, in der magnetischer Fluss Φ fließt. Er ist das magnetische Gegenstück zum elektrischen Stromkreis: Der Fluss wird durch eine magnetomotive Kraft F angetrieben, die typischerweise durch Wicklungen einer Spule erzeugt wird, sodass F = N I gilt.

Der Zusammenhang zwischen F, Φ und dem magnetischen Widerstand ℜ lautet Φ = F / ℜ. Der magnetische Widerstand hängt von der Weglänge l, dem Querschnitt A des Pfades und dem Material ab: ℜ = l / (μ A), wobei μ = μ0 μr die Permeabilität des Materials ist. Für B = Φ / A und H = F / l gilt B = μ H und damit B = μ0 μr (F / l). In einer homogener Bahn kann man diese Beziehungen vereinfacht verwenden.

In realen Magnetkreisen spielen Luftspalte eine zentrale Rolle, weil sie den Widerstand erhöhen und den Fluss erheblich verringern. Mehrere Teilwege können parallel angeordnet sein, woraus sich für den Gesamtwiderstand ℜ_eq 1/ℜ_eq = Σ 1/ℜ_i ergibt; in einer Reihenschaltung addieren sich dagegen die Weglängen und damit ℜ.

Anwendungen finden sich in Transformatoren, Motoren, Relais sowie in magnetischen Abschirmungen. Designziele umfassen die Minimierung des magnetischen Widerstands, die Vermeidung von Sättigung und die Reduktion von Hysterese- und Wirbelstromverlusten. Bei hohen Frequenzen gewinnen Luftspalte an Bedeutung, und das einfache Gleichkreis-Modell verliert oft seine Gültigkeit.