Visas dabartinis magnetinio lauko dėsnis: formulės ir apibrėžimas

Daugeliui pažįstamas dalykas, vadinamas „Elektros inžinerija“, savo programoje turi keletą pagrindinių įstatymų, nustatančių magnetinio lauko fizinės sąveikos principus. Jie išplečia savo veikimą įvairiems elektros prietaisų elementams, taip pat jų sudedamosioms struktūroms ir aplinkai. Juose vykstančių procesų fizika susijusi su tokiomis pagrindinėmis sąvokomis kaip elektros srautai ir laukai. Bendros srovės dėsnis nustato ryšį tarp elektros krūvių judėjimo ir jo sukurto magnetinio lauko (tiksliau, jo intensyvumo). Šiuolaikinis mokslas teigia, kad jo taikymas apima beveik visas aplinkas.

Turinys:

  • Įstatymo esmė
  • Pagrindinės sąvokos
  • Supaprastintas integruotas požiūris
  • Visiškas dabartinis vakuumo įstatymas
  • Aplinkos įtaka
  • Nuoroda

Įstatymo esmė

Svarstomas įstatymas, taikomas magnetinėms grandinėms, nustato tokį jo sudedamųjų dalių kiekybinį ryšį. Magnetinio lauko vektoriaus cirkuliacija uždaroje kilpoje yra proporcinga per jį tekančių srovių sumai. Norėdami suprasti fizinę bendrosios srovės dėsnio prasmę, turėsite susipažinti su grafiniu jo aprašytų procesų vaizdavimu.

Du laidininkai, per kuriuos teka srovė

Iš paveikslo matyti, kad aplink du laidininkus, per kuriuos teka srovės I1 ir I2, susidaro laukas, apribotas kontūro L. Ji pristatoma kaip psichiškai įsivaizduojama uždara figūra, į kurios plokštumą prasiskverbia laidininkai su judančiais krūviais. Paprastais žodžiais tariant, šį įstatymą galima išreikšti taip. Esant keliems elektros srautams per įsivaizduojamą paviršių, padengtą kontūru L, jame susidaro tam tikro intensyvumo pasiskirstymo magnetinis laukas.

Teigiamajai vektoriaus judėjimo krypčiai pagal magnetinės grandinės kontūro įstatymą pasirenkamas judėjimas pagal laikrodžio rodyklę. Jis taip pat vizualizuojamas.

Toks srovių sukurtas sūkurinio lauko apibrėžimas daro prielaidą, kad kiekvienos srovės kryptis gali būti savavališka.

Nuoroda! Pristatytą lauko struktūrą ir ją apibūdinantį aparatą reikėtų atskirti nuo elektrostatinio vektoriaus „E“ cirkuliacijos, kuri, aplenkiant kontūrą, visada yra lygi nuliui. Todėl toks laukas nurodo galimas struktūras. Magnetinio lauko vektoriaus „B“ cirkuliacija niekada nėra lygi nuliui. Štai kodėl jis vadinamas „sūkuriu“.

Pagrindinės sąvokos

Remiantis svarstomu įstatymu, magnetiniams laukams apskaičiuoti naudojamas toks supaprastintas metodas. Bendra srovė pavaizduota kaip kelių komponentų, tekančių per uždara kilpa L padengtą paviršių, suma. Teorinius skaičiavimus galima pateikti taip:

  1. Bendras elektros srautas, prasiskverbiantis į kontūrus Σ I, yra I1 ir I2 vektorinė suma.
  2. Nagrinėjamame pavyzdyje jam nustatyti naudojama formulė:
    ΣI = I1- I2 (minusas prieš antrąjį narį reiškia, kad srovių kryptys yra priešingos).
  3. Jie, savo ruožtu, nustatomi pagal gerai žinomą elektros inžinerijos įstatymą (taisyklę) gimbal.

Magnetinio lauko stipris palei kontūrą apskaičiuojamas remiantis skaičiavimais, gautais naudojant specialią techniką. Norėdami jį rasti, turėsite integruoti šį parametrą į L, naudodami Maksvelo lygtį, pateiktą vienoje iš formų.Jis taip pat gali būti taikomas diferencine forma, tačiau tai šiek tiek apsunkins skaičiavimus.

Supaprastintas integruotas požiūris

Jei naudosime diferencijuotą vaizdavimą, bus labai sunku supaprastinta forma išreikšti visą dabartinį įstatymą (šiuo atveju į jį reikia įtraukti papildomų komponentų). Pridedame tai, kad magnetinis sūkurinis laukas, sukurtas kontūre judančių srovių, yra nustatomas šiuo atveju, atsižvelgiant į poslinkio srovę, kuri priklauso nuo elektros pokyčių greičio indukcija.

Todėl praktiškai populiariausias SOE yra bendrųjų srovių formulių atvaizdavimas, susumuojant mikroskopiškai mažas grandinės dalis su jose sukurtais sūkuriniais laukais. Šis metodas apima Maksvelo lygties taikymą integruota forma. Kai jis įgyvendinamas, kontūras yra padalintas į mažus segmentus, kurie pirmoje aproksimacijoje laikomi tiesiais (pagal įstatymą daroma prielaida, kad magnetinis laukas yra vienodas). Šis kiekis, žymimas Um vienai diskrečiai magnetinio lauko, veikiančio vakuume, ilgio ΔL daliai, nustatomas taip:

Um = HL * ΔL

Bendra įtampa išilgai viso kontūro L, trumpai pateikiama vientisa forma, nustatoma pagal šią formulę:

UL = Σ HL * ΔL.

Visiškas dabartinis vakuumo įstatymas

Galutine forma, parengta pagal visas integracijos taisykles, visa dabartinė teisė atrodo taip. Vektoriaus „B“ cirkuliacija uždaroje kilpoje gali būti pavaizduota kaip magnetinės konstantos sandauga m srovių sumai:

B integralas per dL = Bl integralas per dL = m. Į

kur n yra bendras laidininkų, turinčių daugiakryptes sroves, skaičius, kurį apima savavališkos formos įsivaizduojama L grandinė.

Kiekviena srovė šioje formulėje skaičiuojama tiek kartų, kiek yra visiškai padengta šia grandine.

Galutinei gautų bendrosios srovės dėsnio skaičiavimų formai didelę įtaką daro aplinka, kurioje veikia sukelta elektromagnetinė jėga (laukas).

Aplinkos įtaka

Svarstomi srovių ir laukų dėsnio santykiai, veikiantys ne vakuume, o magnetinėje terpėje, įgauna šiek tiek kitokią formą. Šiuo atveju, be pagrindinių srovės komponentų, pristatoma mikroskopinių srovių, atsirandančių, pavyzdžiui, magnete, arba bet kurioje į jį panašią medžiagą, sąvoka.

Reikalingas santykis yra visiškai išvestas iš teorijos apie magnetinės indukcijos B vektorinę cirkuliaciją. Paprasčiau tariant, jis išreiškiamas tokia forma. Bendra vektoriaus B vertė integruojant išilgai pasirinkto kontūro yra lygi jo padengtų makro srovių sumai, padaugintai iš magnetinės konstantos koeficiento.

Dėl to „B“ formulę medžiagoje lemia ši išraiška:

B integralas per dL = Bl integralas per dL = m(+1)

kur: dL yra atskiras grandinės elementas, nukreiptas išilgai jo aplinkkelio, Bl yra komponentas liestinės kryptimi bet kuriame taške, bI ir I1 yra laidumo srovė ir mikroskopinė (molekulinė) srovė.

Jei laukas veikia terpėje, kurią sudaro savavališkos medžiagos, reikia atsižvelgti į šioms struktūroms būdingas mikroskopines sroves.

Šie skaičiavimai taip pat tinka laukui, sukurtam solenoide arba bet kurioje kitoje terpėje, turinčioje ribotą magnetinį pralaidumą.

Nuoroda

Išsamiausioje ir visapusiškiausioje CGS matavimo sistemoje magnetinio lauko stipris rodomas esteriuose (E). Kitoje galiojančioje sistemoje (SI) ji išreiškiama amperais metrui (A / metras). Šiandien „Oersted“ pamažu keičia patogesnis vienetas - amperas metre. Verčiant matavimų ar skaičiavimų rezultatus iš SI į CGS, naudojamas toks santykis:

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

Paskutinėje apžvalgos dalyje pažymime, kad nesvarbu, kokia bendros srovės dėsnio formuluotė būtų naudojama, jos esmė nesikeičia. Jo paties žodžiais tariant, jį galima pavaizduoti taip: jis išreiškia santykį tarp srovių, kurios prasiskverbia į tam tikrą grandinę, ir medžiagoje sukurtų magnetinių laukų.

Galiausiai rekomenduojame žiūrėti naudingą vaizdo įrašą straipsnio tema:

Susijusios medžiagos:

  • Kas yra elektrinis laukas
  • Laidininko varžos priklausomybė nuo temperatūros
  • Didžiausi Nikola Tesla atradimai
Paskelbtas: Atnaujinta: 03.07.2019 komentarų dar nėra

instagram viewer