Legea curentă totală pentru un câmp magnetic: formule și definiție

Subiectul cunoscut multora numit „Inginerie electrică” conține în programul său o serie de legi fundamentale care determină principiile interacțiunii fizice pentru un câmp magnetic. Ele își extind acțiunea la diferite elemente ale dispozitivelor electrice, precum și la structurile și mediile lor constitutive. Fizica proceselor care au loc în ele se referă la concepte de bază precum fluxurile de energie electrică și câmpurile. Legea curentului total stabilește relația dintre mișcarea sarcinilor electrice și câmpul magnetic creat de aceasta (mai precis, intensitatea acesteia). Știința modernă susține că aplicarea sa se extinde la aproape toate mediile.

Esența legii

Legea considerată, aplicabilă în circuitele magnetice, determină următoarea relație cantitativă între constituenții săi. Circulația vectorului câmp magnetic într-o buclă închisă este proporțională cu suma curenților care curg prin el. Pentru a înțelege semnificația fizică a legii curentului total, va trebui să vă familiarizați cu reprezentarea grafică a proceselor descrise de acesta.

Se poate vedea din figură că în jurul a doi conductori cu curenți I1 și I2 care curg prin ei, se formează un câmp limitat de conturul L. Este introdus ca o figură închisă imaginată mental, al cărei plan este pătruns de conductori cu sarcini în mișcare. În cuvinte simple, această lege poate fi exprimată după cum urmează. În prezența mai multor fluxuri de electricitate prin suprafața imaginară acoperită de conturul L, se formează în interiorul său un câmp magnetic cu o distribuție dată a intensității.

Pentru direcția pozitivă de mișcare a vectorului, în conformitate cu legea pentru conturul circuitului magnetic, este selectată mișcarea în sensul acelor de ceasornic. De asemenea, este vizualizat.

O astfel de definiție a câmpului turbionar creat de curenți presupune că direcția fiecăruia dintre curenți poate fi arbitrară.

Pentru trimitere! Structura de câmp introdusă și aparatul care o descrie ar trebui să se distingă de circulația vectorului electrostatic „E”, care este întotdeauna zero la ocolirea conturului. În consecință, un astfel de câmp se referă la structuri potențiale. Circulația vectorului „B” a câmpului magnetic nu este niciodată zero. De aceea se numește „vortex”.

Noțiuni de bază

În conformitate cu legea în cauză, următoarea abordare simplificată este utilizată pentru calcularea câmpurilor magnetice. Curentul total este reprezentat ca suma mai multor componente care curg prin suprafața acoperită de o buclă închisă L. Calculele teoretice pot fi prezentate după cum urmează:

1. Fluxul electric total care pătrunde în contururile Σ I este suma vectorială a lui I1 și I2.
2. În exemplul luat în considerare, formula este utilizată pentru a o determina:
   ΣI = I1- I2 (minus înainte de al doilea termen înseamnă că direcțiile curenților sunt opuse).
3. La rândul lor, acestea sunt determinate în conformitate cu legea (regula) bine cunoscută din ingineria electrică gimbal.

Intensitatea câmpului magnetic de-a lungul conturului este calculată pe baza calculelor obținute folosind tehnici speciale. Pentru a-l găsi, va trebui să integrați acest parametru peste L folosind ecuația lui Maxwell, prezentată într-una dintre forme.Poate fi aplicat și sub formă diferențială, dar acest lucru va complica oarecum calculele.

Abordare integrală simplificată

Dacă folosim reprezentarea diferențială, va fi foarte dificil să exprimăm legea curentului total într-o formă simplificată (în acest caz, trebuie introduse componente suplimentare). Adăugăm la asta că câmpul magnetic de vortex creat de curenții care se mișcă în interiorul conturului, se determină în acest caz luând în considerare curentul de deplasare, care depinde de rata de schimbare a electricității inducţie.

Prin urmare, în practică, cel mai popular în SOE este reprezentarea formulelor pentru curenții totali sub formă de însumare a secțiunilor microscopice mici ale unui circuit cu câmpuri vortex create în ele. Această abordare implică utilizarea ecuației Maxwell în formă integrală. Când este implementat, conturul este împărțit în segmente mici, care în prima aproximare sunt considerate rectilinii (conform legii, se presupune că câmpul magnetic este uniform). Această cantitate, notată ca Um pentru o secțiune discretă de lungime ΔL a câmpului magnetic care acționează în vid, este determinată după cum urmează:

Um = HL * ΔL

Tensiunea totală de-a lungul conturului complet L, prezentată pe scurt în formă integrală, se găsește prin următoarea formulă:

UL = Σ HL * ΔL.

Legea actuală totală pentru vid

În forma sa finală, elaborată conform tuturor regulilor de integrare, legea actuală totală arată astfel. Circulația vectorului „B” într-o buclă închisă poate fi reprezentată ca produsul constantei magnetice m pentru suma curenților:

Integrala lui B peste dL = integrala lui Bl peste dL = m Σ În

unde n este numărul total de conductori cu curenți multidirecționali acoperiți de circuitul imaginar L de formă arbitrară.

Fiecare curent este numărat în această formulă de câte ori este acoperit complet de acest circuit.

Forma finală a calculelor obținute pentru legea curentă totală este foarte influențată de mediul în care acționează forța (câmpul) electromagnetic indus.

Influența mediului

Raporturile luate în considerare pentru legea curenților și câmpurilor, acționând nu în vid, ci într-un mediu magnetic, capătă o formă ușor diferită. În acest caz, pe lângă componentele principale ale curentului, se introduce conceptul de curenți microscopici care apar într-un magnet, de exemplu, sau în orice material similar acestuia.

Raportul necesar este derivat integral din teorema asupra circulației vectoriale a inducției magnetice B. În termeni simpli, este exprimat în următoarea formă. Valoarea totală a vectorului B atunci când se integrează de-a lungul conturului selectat este egală cu suma curenților macro acoperiți de acesta, înmulțită cu coeficientul constantei magnetice.

Ca rezultat, formula pentru „B” din substanță este determinată de expresia:

Integrala lui B peste dL = integrala lui Bl peste dL = m(Eu+Eu1)

unde: dL este un element discret al circuitului direcționat de-a lungul bypass-ului său, Bl este o componentă în direcția tangentei într-un punct arbitrar, bI și I1 sunt curentul de conducere și curentul microscopic (molecular).

Dacă câmpul acționează într-un mediu format din materiale arbitrare, trebuie luați în considerare curenții microscopici caracteristici acestor structuri.

Aceste calcule sunt valabile și pentru un câmp creat într-un solenoid sau în orice alt mediu cu permeabilitate magnetică finită.

Pentru trimitere

În cel mai complet și cuprinzător sistem de măsurare CGS, intensitatea câmpului magnetic este reprezentată în oersteds (E). Într-un alt sistem în vigoare (SI), acesta este exprimat în amperi pe metru (A / metru). Astăzi, oersted-ul este înlocuit treptat de o unitate mai convenabilă - amperi pe metru. La traducerea rezultatelor măsurătorilor sau calculelor din SI în CGS, se folosește următorul raport:

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

În partea finală a recenziei, observăm că, indiferent de formularea legii curenților totali, este utilizată, esența sa rămâne neschimbată. În propriile sale cuvinte, acesta poate fi reprezentat după cum urmează: exprimă relația dintre curenții care pătrund într-un circuit dat și câmpurile magnetice create în substanță.

În cele din urmă, vă recomandăm să vizionați un videoclip util pe tema articolului:

Materiale conexe:

• Ce este un câmp electric
• Dependența rezistenței conductorului de temperatură
• Cele mai mari descoperiri ale lui Nikola Tesla