O assunto conhecido de muitos, chamado "Engenharia Elétrica", contém em seu programa uma série de leis fundamentais que determinam os princípios da interação física de um campo magnético. Eles estendem sua ação a vários elementos de dispositivos elétricos, bem como às suas estruturas e ambientes constituintes. A física dos processos que ocorrem neles diz respeito a conceitos básicos como fluxos de eletricidade e campos. A lei da corrente total estabelece a relação entre o movimento das cargas elétricas e o campo magnético por elas criado (mais precisamente, sua intensidade). A ciência moderna afirma que sua aplicação se estende a quase todos os ambientes.
Contente:
- A essência da lei
- Conceitos Básicos
- Abordagem Integral Simplificada
- Lei atual total para vácuo
- Influência do meio ambiente
- Para referência
A essência da lei
A lei considerada, aplicável em circuitos magnéticos, determina a seguinte relação quantitativa entre os seus constituintes. A circulação do vetor campo magnético em um circuito fechado é proporcional à soma das correntes que fluem por ele. Para entender o significado físico da lei da corrente total, você precisará se familiarizar com a representação gráfica dos processos descritos por ela.
Pode-se observar pela figura que em torno de dois condutores com correntes I1 e I2 fluindo por eles, forma-se um campo, limitado pelo circuito L. É apresentado como uma figura fechada imaginada mentalmente, cujo plano é penetrado por condutores com cargas móveis. Em palavras simples, essa lei pode ser expressa da seguinte maneira. Na presença de vários fluxos de eletricidade através da superfície imaginária coberta pelo contorno L, um campo magnético com uma dada distribuição de intensidade é formado dentro dele.
Para a direção positiva do movimento do vetor, de acordo com a lei do contorno do circuito magnético, é selecionado o movimento no sentido horário. Também é visualizado.
Tal definição do campo parasita criado pelas correntes assume que a direção de cada uma das correntes pode ser arbitrária.
Para referência! A estrutura do campo introduzida e o aparato que a descreve devem ser diferenciados da circulação do vetor eletrostático "E", que é sempre zero ao contornar o contorno. Como consequência, esse campo se refere a estruturas potenciais. A circulação do vetor "B" do campo magnético nunca é zero. É por isso que é chamado de "vórtice".
Conceitos Básicos
De acordo com a lei em consideração, a seguinte abordagem simplificada é usada para calcular os campos magnéticos. A corrente total é representada como a soma de vários componentes fluindo através da superfície coberta por um circuito fechado L. Os cálculos teóricos podem ser apresentados da seguinte forma:
- O fluxo elétrico total penetrando nos contornos Σ I é a soma vetorial de I1 e I2.
- No exemplo em consideração, a fórmula é usada para determiná-lo:
ΣI = I1- I2 (um menos antes do segundo termo significa que as direções das correntes são opostas). - Eles, por sua vez, são determinados de acordo com a conhecida lei (regra) em engenharia elétrica gimbal.
A intensidade do campo magnético ao longo do contorno é calculada com base em cálculos obtidos por meio de técnicas especiais. Para encontrá-lo, você terá que integrar este parâmetro sobre L usando a equação de Maxwell, apresentada em um dos formulários.Também pode ser aplicado na forma diferencial, mas isso complicará um pouco os cálculos.
Abordagem Integral Simplificada
Se usarmos a representação diferencial, será muito difícil expressar a lei da corrente total de uma forma simplificada (neste caso, componentes adicionais devem ser introduzidos nela). Acrescentamos a isso que o campo de vórtice magnético criado por correntes que se movem dentro do contorno, é determinado, neste caso, levando em consideração a corrente de deslocamento, que depende da taxa de variação do sistema elétrico indução.
Portanto, na prática, em SOE, a apresentação de fórmulas para correntes totais na forma de um somatório de seções microscopicamente pequenas de um circuito com campos de vórtice neles criados é mais popular em SOE. Esta abordagem envolve a aplicação da equação de Maxwell na forma integral. Na sua implementação, o contorno é dividido em pequenos segmentos, sendo na primeira aproximação considerada retilínea (de acordo com a lei, assume-se que o campo magnético é uniforme). Esta quantidade, denotada como Um para uma seção discreta de comprimento ΔL do campo magnético atuando no vácuo, é determinada da seguinte forma:
Um = HL * ΔL
A tensão total ao longo do contorno completo L, apresentada resumidamente de forma integral, é encontrada pela seguinte fórmula:
UL = Σ HL * ΔL.
Lei atual total para vácuo
Em sua forma final, elaborada de acordo com todas as regras de integração, a lei total vigente tem esta aparência. A circulação do vetor "B" em um circuito fechado pode ser representada como o produto da constante magnética m para a soma das correntes:
Integral de B sobre dL = integral de Bl sobre dL = m Σ em
onde n é o número total de condutores com correntes multidirecionais cobertos pelo circuito imaginário L de forma arbitrária.
Cada corrente é contada nesta fórmula tantas vezes quanto é completamente coberta por este circuito.
A forma final dos cálculos obtidos para a lei da corrente total é muito influenciada pelo ambiente no qual a força eletromagnética induzida (campo) atua.
Influência do meio ambiente
As razões consideradas pela lei das correntes e dos campos, agindo não no vácuo, mas em meio magnético, adquirem uma forma ligeiramente diferente. Nesse caso, além dos componentes principais das correntes, é introduzido o conceito de correntes microscópicas que surgem em um ímã, por exemplo, ou em qualquer material semelhante a ele.
A razão necessária é derivada integralmente do teorema sobre a circulação vetorial de indução magnética B. Em termos simples, é expresso da seguinte forma. O valor total do vetor B na integração ao longo do contorno selecionado é igual à soma das macrocorrentes por ele percorridas, multiplicado pelo coeficiente da constante magnética.
Como resultado, a fórmula para "B" na substância é determinada pela expressão:
Integral de B sobre dL = integral de Bl sobre dL = m(eu+eu1)
onde: dL é um elemento discreto do circuito direcionado ao longo de seu bypass, Bl é um componente na direção da tangente em um ponto arbitrário, bI e I1 são a corrente de condução e a corrente microscópica (molecular).
Se o campo atuar em um meio constituído de materiais arbitrários, as correntes microscópicas características dessas estruturas devem ser levadas em consideração.
Esses cálculos também são verdadeiros para o campo criado em um solenóide ou em qualquer outro meio com permeabilidade magnética finita.
Para referência
No sistema de medição CGS mais completo e abrangente, a intensidade do campo magnético é representada em oersteds (E). Em outro sistema em vigor (SI), é expresso em amperes por metro (A / metro). Hoje, o oersted está sendo gradualmente substituído por uma unidade mais conveniente - ampères por metro. Ao traduzir os resultados das medições ou cálculos de SI para CGS, a seguinte razão é usada:
1 E = 1000 / (4π) A / m ≈ 79,5775 Ampères / metro.
Na parte final da revisão, notamos que não importa qual formulação da lei das correntes totais seja usada, sua essência permanece inalterada. Em suas próprias palavras, pode ser representado da seguinte forma: expressa a relação entre as correntes que permeiam um determinado circuito e os campos magnéticos criados na substância.
Por fim, recomendamos assistir a um vídeo útil sobre o tema do artigo:
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