Total gjeldende lov for et magnetfelt: formler og definisjon

Det kjente for mange emner kalt "Electrical Engineering" inneholder i programmet en rekke grunnleggende lover som bestemmer prinsippene for fysisk interaksjon for et magnetfelt. De utvider handlingen til ulike elementer i elektriske enheter, så vel som til deres bestanddeler og miljøer. Fysikken til prosessene som forekommer i dem gjelder grunnleggende begreper som strøm av strøm og felt. Loven om totalstrøm fastslår forholdet mellom bevegelsen av elektriske ladninger og magnetfeltet skapt av den (nærmere bestemt dens intensitet). Moderne vitenskap hevder at applikasjonen strekker seg til nesten alle miljøer.

Lovens essens

Den vurderte loven, gjeldende i magnetiske kretser, bestemmer følgende kvantitative forhold mellom dens bestanddeler. Sirkulasjonen av magnetfeltvektoren i en lukket sløyfe er proporsjonal med summen av strømmen som strømmer gjennom den. For å forstå den fysiske betydningen av loven om totalstrøm, må du gjøre deg kjent med den grafiske fremstillingen av prosessene beskrevet av den.

Det kan sees av figuren at rundt to ledere med strømmen I1 og I2 som strømmer gjennom dem, dannes et felt, begrenset av konturen L. Den er introdusert som en mentalt forestilt lukket figur, hvis plan penetreres av ledere med bevegelige ladninger. I enkle ord kan denne loven uttrykkes som følger. I nærvær av flere strømmer av strøm gjennom den imaginære overflaten dekket av konturen L, dannes et magnetfelt med en gitt fordeling av intensitet i den.

For den positive bevegelsesretningen til vektoren, i henhold til loven for konturen til magnetkretsen, velges bevegelsen med urviseren. Det er også visualisert.

En slik definisjon av virvelfeltet som strømmen skaper antar at retningen til hver av strømmen kan være vilkårlig.

For referanse! Den innførte feltstrukturen og apparatet som beskriver den, bør skilles fra sirkulasjonen av den elektrostatiske vektoren "E", som alltid er null når man omgår konturen. Som en konsekvens refererer et slikt felt til potensielle strukturer. Sirkulasjonen av vektoren "B" i magnetfeltet er aldri null. Det er derfor det kalles "vortex".

Enkle konsepter

I samsvar med den aktuelle loven brukes følgende forenklede tilnærming for å beregne magnetfelt. Den totale strømmen er representert som summen av flere komponenter som strømmer gjennom overflaten dekket av en lukket sløyfe L. Teoretiske beregninger kan presenteres som følger:

1. Den totale elektriske strømmen som trenger inn i konturene Σ I er vektorsummen av I1 og I2.
2. I det aktuelle eksemplet brukes formelen for å bestemme det:
   ΣI = I1- I2 (minus før det andre uttrykket betyr at strømmenes retning er motsatt).
3. De er igjen bestemt i henhold til den velkjente loven (regelen) innen elektroteknikk gimbal.

Magnetfeltstyrken langs konturen beregnes på grunnlag av beregningene som er oppnådd ved bruk av spesielle teknikker. For å finne den må du integrere denne parameteren over L ved å bruke Maxwells ligning, presentert i en av formene.Det kan også brukes i differensialform, men dette vil komplisere beregninger noe.

Forenklet integrert tilnærming

Hvis vi bruker differensialrepresentasjonen, vil det være veldig vanskelig å uttrykke den totale gjeldende loven i en forenklet form (i dette tilfellet må flere komponenter innføres i den). Vi legger til dette at det magnetiske virvelfeltet som skapes av strømmer som beveger seg innenfor konturen, bestemmes i dette tilfellet med tanke på forskyvningsstrømmen, som avhenger av endringshastigheten i det elektriske induksjon.

Derfor er den mest populære i SOE i praksis representasjonen av formler for totale strømmer i form av summering av mikroskopisk små deler av en krets med virvelfelt som er opprettet i dem. Denne tilnærmingen innebærer anvendelse av Maxwell -ligningen i integrert form. Når den er implementert, blir konturen delt inn i små segmenter, som i den første tilnærmingen anses som rettlinjede (i henhold til loven antas det at magnetfeltet er jevnt). Denne mengden, angitt som Um for en diskret seksjon av lengden ΔL av magnetfeltet som virker i vakuum, bestemmes som følger:

Um = HL * ΔL

Den totale spenningen langs hele konturen L, presentert kort i en integrert form, blir funnet av følgende formel:

UL = Σ HL * ΔL.

Total gjeldende lov for vakuum

I sin endelige form, utarbeidet i henhold til alle integreringsreglene, ser den totale gjeldende loven slik ut. Sirkulasjon av vektoren "B" i en lukket sløyfe kan representeres som produktet av den magnetiske konstanten m for summen av strømmer:

Integral av B over dL = integral av Bl over dL = m Σ i

hvor n er det totale antallet ledere med flerretningsstrømmer dekket av den imaginære kretsen L med vilkårlig form.

Hver strøm telles i denne formelen så mange ganger den er fullstendig dekket av denne kretsen.

Den endelige formen for de oppnådde beregningene for den totale gjeldende loven er sterkt påvirket av miljøet der den induserte elektromagnetiske kraften (feltet) virker.

Innflytelse av miljøet

De vurderte forholdene for loven om strøm og felt, som ikke virker i et vakuum, men i et magnetisk medium, får en litt annen form. I dette tilfellet, i tillegg til hovedstrømkomponentene, introduseres begrepet mikroskopiske strømmer som oppstår i en magnet, for eksempel, eller i noe lignende materiale.

Det nødvendige forholdet er fullt utledet fra teoremet om vektorsirkulasjonen av magnetisk induksjon B. Enkelt sagt uttrykkes det i følgende form. Den totale verdien av vektoren B ved integrering langs den valgte konturen er lik summen av makrostrømmene dekket av den, multiplisert med koeffisienten til magnetkonstanten.

Som et resultat bestemmes formelen for "B" i stoffet av uttrykket:

Integral av B over dL = integral av Bl over dL = m(Jeg+Jeg1)

hvor: dL er et diskret element i kretsen som er rettet langs bypass, Bl er en komponent i retningen til tangenten ved et vilkårlig punkt, bI og I1 er ledningsstrømmen og mikroskopisk (molekylær) strøm.

Hvis feltet virker i et medium som består av vilkårlige materialer, må det tas hensyn til mikroskopiske strømmer som er karakteristiske for disse strukturene.

Disse beregningene gjelder også for feltet som er opprettet i en solenoid eller i et hvilket som helst annet medium med begrenset magnetisk permeabilitet.

For referanse

I det mest komplette og inkluderende CGS -målesystemet er magnetfeltstyrken representert i oersteds (E). I et annet gjeldende system (SI) uttrykkes det i ampere per meter (A / meter). I dag blir oersted gradvis erstattet av en mer praktisk enhet - ampere per meter. Ved oversettelse av resultatene av målinger eller beregninger fra SI til CGS, brukes følgende forhold:

1 E = 1000 / (4π) A / m ≈ 79,5775 Ampere / meter.

I den siste delen av anmeldelsen, bemerker vi at uansett hvilken formulering av loven om totalstrømmer brukes, forblir essensen uendret. Med hans egne ord kan den representeres som følger: den uttrykker forholdet mellom strømmer som trenger inn i en gitt krets og magnetfeltene som er opprettet i stoffet.

Til slutt anbefaler vi å se en nyttig video om emnet i artikkelen:

Relaterte materialer:

• Hva er et elektrisk felt
• Avhengigheten av lederens motstand av temperaturen
• Nikola Teslas største funn