Magneettikentän nykyinen kokonaislaki: kaavat ja määritelmä

click fraud protection

Monille tuttu aihe "Sähkötekniikka" sisältää ohjelmassaan useita peruslakia, jotka määrittävät magneettikentän fyysisen vuorovaikutuksen periaatteet. Ne laajentavat toimintaansa erilaisiin sähkölaitteiden osiin sekä niiden rakenteisiin ja ympäristöihin. Niissä tapahtuvien prosessien fysiikka koskee sellaisia ​​peruskäsitteitä kuin sähkövirrat ja kentät. Kokovirran laki määrittää sähkövarausten liikkeen ja sen luoman magneettikentän (tarkemmin sen voimakkuuden) välisen suhteen. Nykytiede väittää, että sen sovellus ulottuu lähes kaikkiin ympäristöihin.

Sisältö:

  • Lain ydin
  • Peruskonseptit
  • Yksinkertaistettu kokonaisvaltainen lähestymistapa
  • Nykyinen tyhjiölaki
  • Ympäristön vaikutus
  • Viitteenä

Lain ydin

Tarkasteltava laki, jota sovelletaan magneettipiireihin, määrittää seuraavan määrällisen suhteen sen ainesosien välillä. Magneettikenttävektorin kierto suljetussa silmukassa on verrannollinen sen läpi kulkevien virtojen summaan. Jotta voisit ymmärtää kokonaisvirran lain fyysisen merkityksen, sinun on perehdyttävä sen kuvaamien prosessien graafiseen esitykseen.

Kaksi johdinta, joiden läpi virta kulkee

Kuvasta voidaan nähdä, että kahden johtimen ympärille, joiden virtat I1 ja I2 kulkevat niiden läpi, muodostuu kenttä, jota rajoittaa piiri L. Se esitetään henkisesti kuviteltuna suljetuna hahmona, jonka tason läpi kulkevat varaajat johtavat. Yksinkertaisesti sanottuna tämä laki voidaan ilmaista seuraavasti. Useiden sähkövirtojen läsnä ollessa muodon L peittämän kuvitteellisen pinnan läpi muodostuu siihen magneettikenttä, jolla on tietty intensiteetin jakauma.

Vektorin positiiviseen liikesuuntaan magneettipiirin ääriviivoja koskevan lain mukaisesti valitaan myötäpäivään suuntautuva liike. Se on myös visualisoitu.

Tällainen virtausten luoma pyörrekentän määritelmä olettaa, että kunkin virran suunta voi olla mielivaltainen.

Viitteenä! Esitetty kenttärakenne ja sitä kuvaava laite tulisi erottaa sähköstaattisen vektorin "E" kiertosta, joka on aina nolla ääriviivojen ohituksen yhteydessä. Tämän seurauksena tällainen kenttä viittaa mahdollisiin rakenteisiin. Magneettikentän vektorin "B" kierto ei ole koskaan nolla. Siksi sitä kutsutaan "pyörreksi".

Peruskonseptit

Tarkasteltavan lain mukaisesti magneettikenttien laskemiseen käytetään seuraavaa yksinkertaistettua lähestymistapaa. Kokonaisvirta esitetään useiden komponenttien summana, jotka virtaavat suljetun silmukan L peittämän pinnan läpi. Teoreettiset laskelmat voidaan esittää seuraavasti:

  1. Muotojen Σ I läpi kulkeva kokonainen sähkövirta on I1: n ja I2: n vektorisumma.
  2. Tarkasteltavassa esimerkissä sen määrittämiseen käytetään kaavaa:
    ΣI = I1- I2 (miinus ennen toista termiä tarkoittaa, että virtojen suunnat ovat vastakkaiset).
  3. Ne puolestaan ​​määritetään sähkötekniikan tunnetun lain (säännön) mukaisesti gimbal.

Radan magneettikentän voimakkuus lasketaan erityistekniikoilla saatujen laskelmien perusteella. Löytääksesi sen, sinun on integroitava tämä parametri L: n päälle käyttämällä Maxwellin yhtälöä, joka esitetään jossakin muodoista.Sitä voidaan käyttää myös differentiaalisessa muodossa, mutta tämä vaikeuttaa laskelmia jonkin verran.

Yksinkertaistettu kokonaisvaltainen lähestymistapa

Jos käytämme erilaista esitystä, on hyvin vaikeaa ilmaista nykyistä lakia yksinkertaistetussa muodossa (tässä tapauksessa siihen on lisättävä lisäosia). Lisätään tähän, että muodon sisällä liikkuvien virtojen aiheuttama magneettinen pyörrekenttä, määritetään tässä tapauksessa ottaen huomioon siirtovirta, joka riippuu sähköisen muutoksen nopeudesta induktio.

Siksi käytännössä suosituin SOE: ssä on kokonaisvirtojen kaavojen esittäminen piirin mikroskooppisesti pienten osien summaamisen muodossa, joissa on pyörteitä. Tämä lähestymistapa sisältää Maxwellin yhtälön soveltamisen integraalimuodossa. Kun se toteutetaan, ääriviivat jaetaan pieniksi segmenteiksi, joita ensimmäisessä likiarvossa pidetään suoraviivaisina (lain mukaan oletetaan magneettikentän olevan tasainen). Tämä määrä, joka on merkitty Um: ksi tyhjiössä toimivan magneettikentän yhden erillisen pituusosan ΔL osalta, määritetään seuraavasti:

Um = HL * ΔL

Kokonaisjännitys koko ääriviivalla L, joka esitetään lyhyesti kiinteässä muodossa, saadaan seuraavalla kaavalla:

UL = Σ HL * ΔL.

Nykyinen tyhjiölaki

Lopullisessa muodossaan, joka on laadittu kaikkien kotouttamissääntöjen mukaisesti, nykyinen laki näyttää tältä. Vektorin "B" kiertoa suljetussa silmukassa voidaan esittää magneettivakion tulona m virtausten summasta:

B: n integraali dL: n yli = Bl: n integraali dL =: n yli m. Sisään

jossa n on monisuuntaisten virtojen johtimien kokonaismäärä, jonka kuvitteellinen piiri L kattaa mielivaltaisen muodon.

Jokainen virta lasketaan tässä kaavassa niin monta kertaa kuin tämä piiri kattaa sen kokonaan.

Kokonaisvirtalakia koskevien laskelmien lopulliseen muotoon vaikuttaa suuresti ympäristö, jossa indusoitu sähkömagneettinen voima (kenttä) vaikuttaa.

Ympäristön vaikutus

Tarkastellut suhteet virtauksille ja kentille, jotka eivät toimi tyhjiössä, vaan magneettisessa väliaineessa, saavat hieman erilaisen muodon. Tässä tapauksessa päävirtakomponenttien lisäksi esitetään käsite mikroskooppisista virroista, jotka syntyvät esimerkiksi magneetissa tai missä tahansa sen kaltaisessa materiaalissa.

Vaadittu suhde johdetaan kokonaisuudessaan lauseesta magneettisen induktion B vektorikierrosta. Yksinkertaisesti sanottuna se ilmaistaan ​​seuraavassa muodossa. Vektorin B kokonaisarvo yhdistettäessä valittua muotoa pitkin on yhtä suuri kuin sen peittämien makrovirtojen summa kerrottuna magneettivakion kertoimella.

Tämän seurauksena aineen "B" -kaava määritetään lausekkeella:

B: n integraali dL: n yli = Bl: n integraali dL =: n yli m(Minä+Minä1)

jossa: dL on piirin erillinen elementti, joka on suunnattu sen ohitusta pitkin, Bl on komponentti tangentin suunnassa mielivaltaisessa kohdassa, bI ja I1 ovat johtavuusvirta ja mikroskooppinen (molekyylivirta).

Jos kenttä toimii väliaineessa, joka koostuu mielivaltaisista materiaaleista, on otettava huomioon näille rakenteille ominaiset mikroskooppiset virrat.

Nämä laskelmat pätevät myös kenttään, joka on luotu solenoidiin tai mihin tahansa muuhun väliaikaiseen magneettiseen läpäisevyyteen.

Viitteenä

Täydellisimmässä ja kattavimmassa CGS -mittausjärjestelmässä magneettikentän voimakkuus esitetään oerstedissä (E). Toisessa voimassa olevassa järjestelmässä (SI) se ilmaistaan ​​ampeereina metriä kohti (A / metri). Nykyään oersted korvataan vähitellen mukavammalla yksiköllä - ampeeria metriä kohti. Mittausten tai laskelmien tuloksia muunnettaessa SI: stä CGS: ään käytetään seuraavaa suhdetta:

1 E = 1000 / (4π) A / m 9. 79,5775 ampeeria / metri.

Katsauksen viimeisessä osassa huomaamme, että riippumatta siitä, mitä kokonaisvirtojen lain muotoilua käytetään, sen ydin pysyy muuttumattomana. Omien sanojensa mukaan se voidaan esittää seuraavasti: se ilmaisee tietyn piirin tunkeutuvien virtojen ja aineessa syntyvien magneettikenttien välisen suhteen.

Lopuksi suosittelemme katsomaan hyödyllisen videon artikkelin aiheesta:

Aiheeseen liittyviä materiaaleja:

  • Mikä on sähkökenttä
  • Johtimen vastuksen riippuvuus lämpötilasta
  • Nikola Teslan suurimmat löydöt
Lähettänyt: Päivitetty: 03.07.2019 Ei vielä kommentteja

instagram viewer