Daudziem pazīstamais priekšmets ar nosaukumu "Elektrotehnika" savā programmā satur vairākus pamatlikumus, kas nosaka magnētiskā lauka fiziskās mijiedarbības principus. Tie savu darbību attiecina uz dažādiem elektrisko ierīču elementiem, kā arī uz to sastāvdaļām un vidi. Tajos notiekošo procesu fizika attiecas uz tādiem pamatjēdzieniem kā elektrības plūsma un lauki. Kopējās strāvas likums nosaka attiecības starp elektrisko lādiņu kustību un tā radīto magnētisko lauku (precīzāk, tā intensitāti). Mūsdienu zinātne apgalvo, ka tās pielietojums attiecas uz gandrīz visām vidēm.
Saturs:
- Likuma būtība
- Pamatjēdzieni
- Vienkāršota integrālā pieeja
- Kopējais spēkā esošais vakuuma likums
- Vides ietekme
- Uzziņai
Likuma būtība
Apskatītais likums, kas piemērojams magnētiskajās ķēdēs, nosaka šādas kvantitatīvās attiecības starp tā sastāvdaļām. Magnētiskā lauka vektora cirkulācija slēgtā cilpā ir proporcionāla caur to plūstošo strāvu summai. Lai saprastu kopējās strāvas likuma fizisko nozīmi, jums jāiepazīstas ar tā aprakstīto procesu grafisko attēlojumu.
No attēla redzams, ka ap diviem vadītājiem, caur kuriem plūst strāvas I1 un I2, veidojas lauks, ko ierobežo kontūra L. Tas tiek ieviests kā garīgi iedomāta slēgta figūra, kuras plaknē iekļūst vadītāji ar kustīgiem lādiņiem. Vienkāršiem vārdiem sakot, šo likumu var izteikt šādi. Vairāku elektrības plūsmu klātbūtnē caur iedomātu virsmu, ko sedz kontūra L, tajā veidojas magnētiskais lauks ar noteiktu intensitātes sadalījumu.
Pozitīvam vektora kustības virzienam saskaņā ar likumu par magnētiskās ķēdes kontūru tiek izvēlēta kustība pulksteņrādītāja virzienā. Tas ir arī vizualizēts.
Šāda straumju radītā virpuļlauka definīcija pieņem, ka katras straumes virziens var būt patvaļīgs.
Uzziņai! Ieviestā lauka struktūra un to raksturojošais aparāts jānošķir no elektrostatiskā vektora "E" cirkulācijas, kas, apejot kontūru, vienmēr ir nulle. Rezultātā šāds lauks attiecas uz iespējamām struktūrām. Magnētiskā lauka vektora "B" cirkulācija nekad nav nulle. Tāpēc to sauc par "virpuli".
Pamatjēdzieni
Saskaņā ar izskatāmo likumu magnētisko lauku aprēķināšanai tiek izmantota šāda vienkāršota pieeja. Kopējo strāvu attēlo kā vairāku komponentu summu, kas plūst caur virsmu, ko klāj slēgta cilpa L. Teorētiskos aprēķinus var attēlot šādi:
- Kopējā elektriskā plūsma, kas iekļūst kontūrās Σ I, ir vektoru summa I1 un I2.
- Apskatāmajā piemērā tā noteikšanai tiek izmantota formula:
ΣI = I1- I2 (mīnus pirms otrā termiņa nozīmē, ka strāvu virzieni ir pretēji). - Tie, savukārt, tiek noteikti saskaņā ar labi zināmo likumu (noteikumu) elektrotehnikā kardāns.
Magnētiskā lauka stiprumu gar kontūru aprēķina, pamatojoties uz aprēķiniem, kas iegūti, izmantojot īpašas metodes. Lai to atrastu, jums būs jāintegrē šis parametrs virs L, izmantojot Maksvela vienādojumu, kas parādīts vienā no formām.To var izmantot arī diferenciālā formā, taču tas nedaudz sarežģīs aprēķinus.
Vienkāršota integrālā pieeja
Ja mēs izmantosim diferenciālo attēlojumu, būs ļoti grūti vienkāršotā veidā izteikt visu pašreizējo likumu (šajā gadījumā tajā jāievieš papildu sastāvdaļas). Mēs tam pievienojam, ka magnētiskais virpuļlauks, ko rada kontūrā pārvietojošās straumes, tiek noteikts šajā gadījumā, ņemot vērā pārvietojuma strāvu, kas ir atkarīga no elektriskās strāvas izmaiņu ātruma indukcija.
Tāpēc praksē vispopulārākais SOE ir kopējo strāvu formulu attēlojums mikroskopiski mazu ķēdes posmu summēšanas veidā ar tajos izveidotajiem virpuļlaukiem. Šī pieeja ietver Maksvela vienādojuma izmantošanu integrālā formā. Kad tas tiek īstenots, kontūra tiek sadalīta mazos segmentos, kas pirmajā tuvinājumā tiek uzskatīti par taisni (saskaņā ar likumu tiek pieņemts, ka magnētiskais lauks ir vienāds). Šo daudzumu, kas apzīmēts kā Um, magnētiskā lauka, kas darbojas vakuumā, atsevišķai garuma daļai ΔL nosaka šādi:
Um = HL * ΔL
Kopējo sasprindzinājumu gar visu kontūru L, kas īsumā parādīts neatņemamā formā, nosaka pēc šādas formulas:
UL = Σ HL * ΔL.
Kopējais spēkā esošais vakuuma likums
Galīgajā formā, kas izstrādāta saskaņā ar visiem integrācijas noteikumiem, pašreizējie tiesību akti izskatās šādi. Vektora "B" cirkulāciju slēgtā cilpā var attēlot kā magnētiskās konstantes reizinājumu m par straumju summu:
B integrāls virs dL = Bl integrālis pār dL = m Σ Iekšā
kur n ir kopējais vadītāju skaits ar daudzvirzienu strāvām, uz ko attiecas patvaļīgas formas iedomātā ķēde L.
Katru strāvu šajā formulā ieskaita tik reižu, cik tā ir pilnībā pārklāta ar šo ķēdi.
Iegūto aprēķinu galīgo formu par kopējo strāvas likumu lielā mērā ietekmē vide, kurā iedarbojas izraisītais elektromagnētiskais spēks (lauks).
Vides ietekme
Apsvērtās strāvu un lauku likuma attiecības, kas darbojas nevis vakuumā, bet magnētiskā vidē, iegūst nedaudz atšķirīgu formu. Šajā gadījumā papildus galvenajām strāvas sastāvdaļām tiek ieviests mikroskopisko strāvu jēdziens, kas rodas, piemēram, magnētā vai jebkurā tam līdzīgā materiālā.
Nepieciešamā attiecība tiek pilnībā atvasināta no teorēmas par magnētiskās indukcijas B vektora cirkulāciju. Vienkārši izsakoties, tas ir izteikts šādā formā. Kopējā vektora B vērtība, integrējoties pa izvēlēto kontūru, ir vienāda ar to aptverto makrostrāvu summu, kas reizināta ar magnētiskās konstantes koeficientu.
Rezultātā vielas "B" formulu nosaka pēc izteiksmes:
B integrāls virs dL = Bl integrālis pār dL = m(Es+Es1)
kur: dL ir ķēdes diskrēts elements, kas vērsts gar tā apvedceļu, Bl ir komponents pieskares virzienā patvaļīgā vietā, bI un I1 ir vadītspēja un mikroskopiskā (molekulārā) strāva.
Ja lauks darbojas vidē, kas sastāv no patvaļīgiem materiāliem, jāņem vērā šīm struktūrām raksturīgās mikroskopiskās strāvas.
Šie aprēķini attiecas arī uz lauku, kas izveidots solenoīdā vai jebkurā citā vidē ar ierobežotu magnētisko caurlaidību.
Uzziņai
Vispilnīgākajā un visaptverošākajā CGS mērīšanas sistēmā magnētiskā lauka stiprums ir attēlots oersteds (E). Citā spēkā esošā sistēmā (SI) to izsaka ampēros uz metru (A / metrs). Mūsdienās oersted pamazām tiek aizstāts ar ērtāku vienību - ampēri uz metru. Tulkojot mērījumu vai aprēķinu rezultātus no SI uz CGS, tiek izmantota šāda attiecība:
1 E = 1000 / (4π) A / m 9. 79,5775 ampēri / metrs.
Pārskata pēdējā daļā mēs atzīmējam, ka neatkarīgi no tā, kāds kopējo strāvu likuma formulējums tiek izmantots, tā būtība paliek nemainīga. Pēc viņa paša vārdiem, to var attēlot šādi: tā izsaka attiecības starp strāvām, kas caurstrāvo konkrēto ķēdi, un magnētiskajiem laukiem, kas izveidoti vielā.
Visbeidzot, mēs iesakām noskatīties noderīgu videoklipu par raksta tēmu:
Saistītie materiāli:
- Kas ir elektriskais lauks
- Vadītāja pretestības atkarība no temperatūras
- Nikola Tesla lielākie atklājumi
