A mágneses mező teljes hatályos törvénye: képletek és definíció

Az "Elektrotechnika" elnevezésű, sokak számára ismert téma programjában számos alapvető törvényt tartalmaz, amelyek meghatározzák a mágneses mező fizikai kölcsönhatásának elveit. Hatásukat kiterjesztik az elektromos készülékek különböző elemeire, valamint azok alkotóelemeire és környezetére. A bennük lejátszódó folyamatok fizikája olyan alapfogalmakra vonatkozik, mint az áram és a mezők áramlása. A teljes áram törvénye hozza létre az elektromos töltések mozgása és az általa létrehozott mágneses tér (pontosabban intenzitása) közötti kapcsolatot. A modern tudomány azt állítja, hogy alkalmazása szinte minden környezetre kiterjed.

A törvény lényege

A mágneses áramkörökben alkalmazandó törvény a következő mennyiségi kapcsolatot határozza meg alkotórészei között. A mágneses mezővektor keringése zárt hurokban arányos a rajta átáramló áramok összegével. A teljes áram törvényének fizikai jelentésének megértéséhez meg kell ismerkednie az általa leírt folyamatok grafikus ábrázolásával.

Az ábrán látható, hogy két vezető körül, amelyeken I1 és I2 áram folyik, egy mező keletkezik, amelyet az L áramkör korlátoz. Mentálisan elképzelt zárt alakként vezetik be, amelynek síkjába mozgó töltésű vezetők hatolnak át. Egyszerű szavakkal ez a törvény a következőképpen fejezhető ki. Az L kontúr által lefedett képzeletbeli felületen keresztül áram több áramának jelenlétében adott intenzitás -eloszlású mágneses mező alakul ki benne.

A vektor pozitív mozgásirányához a mágneses kör kontúrjára vonatkozó törvénynek megfelelően az óramutató járásával megegyező irányú mozgást választják ki. Azt is vizualizálják.

Az áramlatok által létrehozott örvénymező ilyen meghatározása feltételezi, hogy az egyes áramlatok iránya tetszőleges lehet.

Referenciaként! A bevezetett mezőstruktúrát és az azt leíró berendezést meg kell különböztetni az "E" elektrosztatikus vektor keringésétől, amely a kontúr megkerülésekor mindig nulla. Következésképpen egy ilyen mező potenciális struktúrákra utal. A mágneses mező "B" vektorának keringése soha nem nulla. Ezért hívják "örvénynek".

Alapfogalmak

A szóban forgó törvénynek megfelelően a következő egyszerűsített megközelítést alkalmazzák a mágneses mezők kiszámításához. A teljes áramot több komponens összegeként ábrázoljuk, amely áthalad a zárt L hurokkal borított felületen. Az elméleti számításokat a következőképpen lehet bemutatni:

1. Az electric I kontúrokon áthatoló teljes elektromos fluxus az I1 és I2 vektorösszege.
2. A vizsgált példában a képletet használjuk annak meghatározására:
   ΣI = I1- I2 (a második tag előtti mínusz azt jelenti, hogy az áramok irányai ellentétesek).
3. Ezeket viszont az elektrotechnikában jól ismert törvény (szabály) szerint határozzák meg kardántengely.

A kontúr menti mágneses térerőt a speciális technikákkal kapott számítások alapján kell kiszámítani. Ahhoz, hogy megtaláljuk, ezt a paramétert integrálnunk kell L -be Maxwell egyenletével, amelyet az egyik űrlapon mutatunk be.Differenciál formában is alkalmazható, de ez némileg bonyolítja a számításokat.

Egyszerűsített integrált megközelítés

Ha a differenciált ábrázolást alkalmazzuk, akkor nagyon nehéz lesz a teljes hatályos törvényt egyszerűsített formában kifejezni (ebben az esetben további összetevőket kell bevezetni). Ehhez hozzátesszük, hogy a kontúron belül mozgó áramok által létrehozott mágneses örvénymező, ebben az esetben az elmozdulási áram figyelembevételével kerül meghatározásra, amely az elektromos változás mértékétől függ indukció.

Ezért a gyakorlatban a SOE -ban a legnépszerűbb a teljes áramokra vonatkozó képletek ábrázolása az áramkör mikroszkopikusan kis szakaszainak összegzése formájában, amelyekben örvénymezők vannak létrehozva. Ez a megközelítés magában foglalja a Maxwell -egyenlet integrált formában történő alkalmazását. Végrehajtásakor a kontúr apró szegmensekre oszlik, amelyeket az első közelítésben egyenes vonalúnak tekintünk (a törvény szerint feltételezzük, hogy a mágneses mező egyenletes). Ezt a mennyiséget, amelyet Um -ként jelölünk a vákuumban működő mágneses tér egy ΔL hosszúságú szakaszára, a következőképpen kell meghatározni:

Um = HL * ΔL

A teljes L kontúr teljes feszültségét, röviden, integrált formában, a következő képlet határozza meg:

UL = Σ HL * ΔL.

Teljes vákuumtörvény

Végső formájában, amelyet az integráció minden szabálya szerint állítottak össze, a teljes hatályos törvény így néz ki. A "B" vektor keringése zárt hurokban a mágneses állandó szorzataként ábrázolható m az áramok összegére:

B integrálja dL fölött = Bl integrálja dL = felett m. In

ahol n a többirányú áramú vezetők teljes száma, amelyet tetszőleges alakú L képletkör lefed.

Ebben a képletben minden áramot annyiszor számolnak, ahányszor ez az áramkör teljesen lefedi.

A teljes áramtörvényre kapott számítások végső formáját nagyban befolyásolja az a környezet, amelyben az indukált elektromágneses erő (mező) hat.

A környezet hatása

A nem vákuumban, hanem mágneses közegben ható áramok és mezők törvényének figyelembe vett arányai kissé eltérő formát öltenek. Ebben az esetben a fő áramkomponensek mellett bevezetik például a mágnesben vagy bármilyen hasonló anyagban keletkező mikroszkopikus áramok fogalmát.

A szükséges arány teljes egészében a B mágneses indukció vektorkeringéséről szóló tételből származik. Egyszerűen fogalmazva, a következő formában fejeződik ki. A B vektor összértéke a kiválasztott kontúr mentén történő integráláskor egyenlő az általa lefedett makroáramok összegével, megszorozva a mágneses állandó együtthatójával.

Ennek eredményeként az anyag "B" képletét a következő kifejezés határozza meg:

B integrálja dL fölött = Bl integrálja dL = felett m(én+én1)

ahol: dL az áramkör diszkrét eleme a megkerülője mentén, Bl egy komponens az érintő irányában egy tetszőleges ponton, bI és I1 a vezetési áram és a mikroszkopikus (molekuláris) áram.

Ha a mező tetszőleges anyagokból álló közegben hat, akkor figyelembe kell venni az ezekre a szerkezetekre jellemző mikroszkopikus áramokat.

Ezek a számítások igazak a mágnesszelepben vagy bármely más véges mágneses permeabilitású közegben létrehozott mezőre is.

Referenciaként

A legteljesebb és legszélesebb körű CGS mérési rendszerben a mágneses térerősség az oerstedekben (E) van ábrázolva. Egy másik hatályos rendszerben (SI) azt amper per méter (A / méter) értékben fejezik ki. Ma az oerstedet fokozatosan egy kényelmesebb egység váltja fel - méterenként amper. A mérési vagy számítási eredmények SI -ről CGS -re történő lefordításakor a következő arányt kell használni:

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

Az áttekintés utolsó részében megjegyezzük, hogy függetlenül attól, hogy a teljes áramok törvényének milyen megfogalmazását alkalmazzák, lényege változatlan marad. Saját szavaival élve a következőképpen ábrázolható: kifejezi az összefüggést az adott áramkörbe hatoló áramok és az anyagban létrehozott mágneses mezők között.

Végül javasoljuk, hogy nézzen meg egy hasznos videót a cikk témájában:

Kapcsolódó anyagok:

• Mi az elektromos mező
• A vezető ellenállásának függése a hőmérséklettől
• Nikola Tesla legnagyobb felfedezései