Il noto argomento chiamato "Ingegneria elettrica" contiene nel suo programma una serie di leggi fondamentali che determinano i principi dell'interazione fisica per un campo magnetico. Estendono la loro azione a vari elementi dei dispositivi elettrici, nonché alle loro strutture e ambienti costitutivi. La fisica dei processi che si verificano in essi riguarda concetti di base come flussi di elettricità e campi. La legge della corrente totale stabilisce la relazione tra il movimento delle cariche elettriche e il campo magnetico da esse creato (più precisamente, la sua intensità). La scienza moderna afferma che la sua applicazione si estende a quasi tutti gli ambienti.
Contenuto:
- L'essenza della legge
- Concetti basilari
- Approccio integrale semplificato
- Legge attuale totale per il vuoto
- Influenza dell'ambiente
- Per riferimento
L'essenza della legge
La legge considerata, applicabile nei circuiti magnetici, determina la seguente relazione quantitativa tra i suoi costituenti. La circolazione del vettore del campo magnetico in un anello chiuso è proporzionale alla somma delle correnti che lo attraversano. Per comprendere il significato fisico della legge della corrente totale, dovrai familiarizzare con la rappresentazione grafica dei processi da essa descritti.
Dalla figura si vede che attorno a due conduttori attraversati dalle correnti I1 e I2 si forma un campo, limitato dal contorno L. Viene presentato come una figura chiusa immaginata mentalmente, il cui piano è penetrato da conduttori con cariche in movimento. In parole semplici, questa legge può essere espressa come segue. In presenza di più flussi di elettricità attraverso la superficie immaginaria coperta dal contorno L, al suo interno si forma un campo magnetico con una data distribuzione di intensità.
Per la direzione positiva del movimento del vettore, in conformità con la legge per il contorno del circuito magnetico, viene selezionato il movimento in senso orario. Viene anche visualizzato.
Una tale definizione del campo vorticoso creato dalle correnti presuppone che la direzione di ciascuna delle correnti possa essere arbitraria.
Per riferimento! La struttura del campo introdotta e l'apparato che la descrive dovrebbero essere distinti dalla circolazione del vettore elettrostatico "E", che è sempre zero quando si aggira il contorno. Di conseguenza, tale campo si riferisce a strutture potenziali. La circolazione del vettore "B" del campo magnetico non è mai nulla. Ecco perché si chiama "vortice".
Concetti basilari
In accordo con la legge considerata, per il calcolo dei campi magnetici si applica il seguente approccio semplificato. La corrente totale è rappresentata come la somma di più componenti che attraversano la superficie coperta da un anello chiuso L. I calcoli teorici possono essere presentati come segue:
- Il flusso elettrico totale che penetra nei contorni Σ I è la somma vettoriale di I1 e I2.
- Nell'esempio in esame, per determinarlo viene utilizzata la formula:
ΣI = I1- I2 (un meno prima del secondo termine significa che le direzioni delle correnti sono opposte). - Essi, a loro volta, sono determinati secondo la nota legge (regola) in ingegneria elettrica giunto cardanico.
L'intensità del campo magnetico lungo il contorno viene calcolata sulla base dei calcoli ottenuti utilizzando tecniche speciali. Per trovarlo, dovrai integrare questo parametro su L usando l'equazione di Maxwell, presentata in una delle forme.Può anche essere applicato in forma differenziale, ma questo complicherà un po' i calcoli.
Approccio integrale semplificato
Se usiamo la rappresentazione differenziale, sarà molto difficile esprimere la legge totale attuale in una forma semplificata (in questo caso devono essere introdotte in essa componenti aggiuntive). Aggiungiamo a ciò che il campo di vortice magnetico creato dalle correnti che si muovono all'interno del contorno, è determinato in questo caso tenendo conto della corrente di spostamento, che dipende dalla velocità di variazione della potenza elettrica induzione.
Pertanto, in pratica, il più popolare in SOE è la rappresentazione di formule per correnti totali sotto forma di somma di sezioni microscopiche di un circuito con campi di vortice creati in esse. Questo approccio prevede l'applicazione dell'equazione di Maxwell in forma integrale. Quando viene implementato, il contorno viene diviso in piccoli segmenti, che in prima approssimazione sono considerati rettilinei (secondo la legge, si presume che il campo magnetico sia uniforme). Tale quantità, indicata con Um per una sezione discreta di lunghezza ΔL del campo magnetico agente nel vuoto, si determina come segue:
Um = HL * ΔL
La tensione totale lungo il contorno completo L, presentata brevemente in forma integrale, si trova con la seguente formula:
UL = HL * ΔL.
Legge attuale totale per il vuoto
Nella sua forma definitiva, redatta secondo tutte le regole dell'integrazione, la legge complessiva attuale si presenta così. La circolazione del vettore "B" in un anello chiuso può essere rappresentata come il prodotto della costante magnetica m per la somma delle correnti:
Integrale di B su dL = integrale di Bl su dL = m in
dove n è il numero totale di conduttori con correnti multidirezionali coperti dal circuito immaginario L di forma arbitraria.
Ogni corrente viene conteggiata in questa formula tante volte quanto è completamente coperta da questo circuito.
La forma finale dei calcoli ottenuti per la legge di corrente totale è fortemente influenzata dall'ambiente in cui agisce la forza elettromagnetica indotta (campo).
Influenza dell'ambiente
I rapporti considerati per la legge delle correnti e dei campi, agendo non nel vuoto, ma in un mezzo magnetico, acquisiscono una forma leggermente diversa. In questo caso, oltre ai principali componenti di corrente, viene introdotto il concetto di correnti microscopiche che si originano in un magnete, ad esempio, o in qualsiasi materiale ad esso simile.
Il rapporto richiesto si ricava integralmente dal teorema sulla circolazione vettoriale dell'induzione magnetica B. In parole povere, si esprime nella forma seguente. Il valore totale del vettore B quando si integra lungo il contorno selezionato è uguale alla somma delle macro correnti coperte da esso, moltiplicata per il coefficiente della costante magnetica.
Di conseguenza, la formula per "B" nella sostanza è determinata dall'espressione:
Integrale di B su dL = integrale di Bl su dL = m(io+io1)
dove: dL è un elemento discreto del circuito diretto lungo il suo bypass, Bl è un componente nella direzione della tangente in un punto arbitrario, bI e I1 sono la corrente di conduzione e la corrente microscopica (molecolare).
Se il campo agisce in un mezzo costituito da materiali arbitrari, occorre tener conto delle correnti microscopiche caratteristiche di queste strutture.
Questi calcoli sono veri anche per un campo creato in un solenoide o in qualsiasi altro mezzo con permeabilità magnetica finita.
Per riferimento
Nel sistema di misurazione CGS più completo e inclusivo, l'intensità del campo magnetico è rappresentata in oersted (E). In un altro sistema in vigore (SI), è espresso in ampere per metro (A/metro). Oggi, l'oersted viene gradualmente sostituito da un'unità più conveniente: ampere per metro. Quando si traducono i risultati di misurazioni o calcoli da SI a CGS, viene utilizzato il seguente rapporto:
1 E = 1000 / (4π) A / m ≈ 79,5775 Ampere / metro.
Nella parte finale della recensione, notiamo che, indipendentemente dalla formulazione della legge delle correnti totali, la sua essenza rimane invariata. Nelle sue stesse parole, può essere rappresentato come segue: esprime il rapporto tra le correnti che penetrano in un determinato circuito e i campi magnetici creati nella sostanza.
Infine, ti consigliamo di guardare un video utile sull'argomento dell'articolo:
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