Celkový současný zákon pro magnetické pole: vzorce a definice

Známý předmět nazvaný „Elektrotechnika“ obsahuje ve svém programu řadu základních zákonů, které určují principy fyzikální interakce pro magnetické pole. Rozšiřují svou činnost na různé prvky elektrických zařízení, jakož i na jejich základní struktury a prostředí. Fyzika procesů v nich probíhajících se týká takových základních pojmů, jako jsou toky elektřiny a pole. Zákon celkového proudu stanoví vztah mezi pohybem elektrických nábojů a jím vytvořeným magnetickým polem (přesněji jeho intenzitou). Moderní věda tvrdí, že její aplikace se vztahuje téměř na všechna prostředí.

Podstata zákona

Uvažovaný zákon, použitelný v magnetických obvodech, určuje následující kvantitativní vztah mezi jeho složkami. Cirkulace vektoru magnetického pole v uzavřené smyčce je úměrná součtu proudů, které jimi protékají. Abyste pochopili fyzický význam zákona o celkovém proudu, budete se muset seznámit s grafickým znázorněním jím popsaných procesů.

Z obrázku je patrné, že kolem dvou vodičů, kterými jimi protékají proudy I1 a I2, se vytvoří pole ohraničené konturou L. Představuje se jako mentálně představovaná uzavřená postava, do jejíž roviny procházejí vodiče s pohyblivými náboji. Jednoduše lze tento zákon vyjádřit následovně. V přítomnosti několika proudů elektřiny imaginárním povrchem pokrytým obrysem L se v něm vytvoří magnetické pole s daným rozložením intenzity.

Pro kladný směr pohybu vektoru je v souladu se zákonem pro obrys magnetického obvodu vybrán pohyb ve směru hodinových ručiček. Je také vizualizován.

Taková definice vířivého pole vytvořeného proudy předpokládá, že směr každého z proudů může být libovolný.

Pro referenci! Uvedenou strukturu pole a aparát, který ji popisuje, je třeba odlišit od oběhu elektrostatického vektoru „E“, který je při obcházení obrysu vždy nulový. V důsledku toho se takové pole týká potenciálních struktur. Cirkulace vektoru „B“ magnetického pole není nikdy nulová. Proto se mu říká „vír“.

Základní pojmy

V souladu s uvažovaným zákonem je pro výpočet magnetických polí použit následující zjednodušený přístup. Celkový proud je reprezentován jako součet několika složek protékajících povrchem pokrytým uzavřenou smyčkou L. Teoretické výpočty lze prezentovat následovně:

1. Celkový elektrický tok pronikající do obrysů Σ I je vektorový součet I1 a I2.
2. V uvažovaném příkladu se k určení používá vzorec:
   ΣI = I1- I2 (minus před druhým členem znamená, že směry proudů jsou opačné).
3. Na druhé straně jsou stanoveny podle známého zákona (pravidla) v elektrotechnice kardanový.

Intenzita magnetického pole podél obrysu se vypočítá na základě výpočtů získaných pomocí speciálních technik. Abyste to našli, budete muset tento parametr integrovat přes L pomocí Maxwellovy rovnice, uvedené v jedné z forem.Může být také použit v diferenciální formě, ale to poněkud zkomplikuje výpočty.

Zjednodušený integrální přístup

Pokud použijeme diferenciální reprezentaci, bude velmi obtížné vyjádřit celkový současný zákon zjednodušenou formou (v tomto případě do něj musí být zavedeny další komponenty). K tomu přidáme, že magnetické vírové pole vytvořené proudy pohybujícími se v obrysu, je v tomto případě určena s přihlédnutím k výtlakovému proudu, který závisí na rychlosti změny elektrického proudu indukce.

Proto je v praxi v SOE nejoblíbenější reprezentace vzorců pro celkové proudy formou součtu mikroskopicky malých úseků obvodu s vortexovými poli v nich vytvořenými. Tento přístup zahrnuje aplikaci Maxwellovy rovnice v integrální formě. Při jeho implementaci je obrys rozdělen na malé segmenty, které jsou v první aproximaci považovány za přímočaré (podle zákona se předpokládá, že magnetické pole je rovnoměrné). Toto množství, označené jako Um pro jeden diskrétní úsek délky ΔL magnetického pole působícího ve vakuu, je určeno následovně:

Um = HL * ΔL

Celkové napětí podél celého obrysu L, krátce představeného v integrální formě, zjistíme podle následujícího vzorce:

UL = Σ HL * ΔL.

Celkový současný zákon pro vakuum

V konečné podobě, sestavené podle všech pravidel integrace, vypadá celkový současný zákon takto. Cirkulaci vektoru „B“ v uzavřené smyčce lze znázornit jako součin magnetické konstanty m pro součet proudů:

Integrál B nad dL = integrál Bl nad dL = m Σ V

kde n je celkový počet vodičů s vícesměrnými proudy pokrytými imaginárním obvodem L libovolného tvaru.

Každý proud se v tomto vzorci počítá tolikrát, kolik je tímto obvodem zcela pokryto.

Konečnou podobu získaných výpočtů pro celkový aktuální zákon do značné míry ovlivňuje prostředí, ve kterém působí indukovaná elektromagnetická síla (pole).

Vliv prostředí

Uvažované poměry pro zákon proudů a polí, které nepůsobí ve vakuu, ale v magnetickém médiu, získávají trochu jinou formu. V tomto případě je kromě hlavních proudových složek představen koncept mikroskopických proudů vznikajících například v magnetu nebo v jakémkoli materiálu jemu podobném.

Požadovaný poměr je plně odvozen z věty o vektorovém oběhu magnetické indukce B. Jednoduše řečeno, je vyjádřen v následující podobě. Celková hodnota vektoru B při integraci podél zvoleného obrysu se rovná součtu jím pokrytých makroproudů vynásobených koeficientem magnetické konstanty.

V důsledku toho je vzorec pro „B“ v látce určen výrazem:

Integrál B nad dL = integrál Bl nad dL = m(Já+Já1)

kde: dL je diskrétní prvek obvodu směřujícího podél jeho bypassu, Bl je složka ve směru tečny v libovolném bodě, bI a I1 jsou vodivý proud a mikroskopický (molekulární) proud.

Pokud pole působí v médiu sestávajícím z libovolných materiálů, je třeba vzít v úvahu mikroskopické proudy charakteristické pro tyto struktury.

Tyto výpočty platí také pro pole vytvořené v solenoidu nebo v jakémkoli jiném médiu s konečnou magnetickou permeabilitou.

Pro referenci

V nejkompletnějším a nejkomplexnějším měřicím systému CGS je síla magnetického pole zastoupena v oerstedech (E). V jiném platném systému (SI) je vyjádřen v ampérech na metr (A / metr). Dnes je oersted postupně nahrazován pohodlnější jednotkou - ampér na metr. Při překladu výsledků měření nebo výpočtů z SI do CGS se používá následující poměr:

1 E = 1000 / (4π) A / m ≈ 79,5775 ampér / metr.

V závěrečné části přehledu poznamenáváme, že bez ohledu na to, jaká formulace zákona o celkových proudech je použita, její podstata zůstává nezměněna. Podle jeho vlastních slov jej lze znázornit následovně: vyjadřuje vztah mezi proudy, které pronikají daným obvodem, a magnetickými poli vytvořenými v látce.

Nakonec doporučujeme sledovat užitečné video na téma článku:

Související materiály:

• Co je to elektrické pole
• Závislost odporu vodiče na teplotě
• Největší objevy Nikoly Tesly