Celkový súčasný zákon pre magnetické pole: vzorce a definícia

Mnohým známy predmet s názvom „Elektrotechnika“ obsahuje vo svojom programe niekoľko základných zákonov, ktoré určujú princípy fyzikálnej interakcie pre magnetické pole. Ich pôsobenie sa rozširuje na rôzne prvky elektrických zariadení, ako aj na ich základné štruktúry a prostredia. Fyzika procesov, ktoré sa v nich vyskytujú, sa týka takých základných pojmov, akými sú toky elektriny a polia. Zákon celkového prúdu určuje vzťah medzi pohybom elektrických nábojov a ním vytvoreným magnetickým poľom (presnejšie jeho intenzitou). Moderná veda tvrdí, že jej aplikácia sa týka takmer všetkých prostredí.

Podstata zákona

Uvažovaný zákon, použiteľný v magnetických obvodoch, určuje nasledujúci kvantitatívny vzťah medzi jeho zložkami. Cirkulácia vektora magnetického poľa v uzavretej slučke je úmerná súčtu prúdov, ktoré ním pretekajú. Aby ste pochopili fyzický význam zákona o celkovom prúde, budete sa musieť zoznámiť s grafickým znázornením ním opísaných procesov.

Z obrázku je zrejmé, že okolo dvoch vodičov, ktorými pretekajú prúdy I1 a I2, sa vytvorí pole ohraničené obvodom L. Predstavuje sa ako mentálne predstavená uzavretá postava, do ktorej roviny prenikajú vodiče s pohyblivými nábojmi. Jednoducho povedané, tento zákon možno vyjadriť nasledovne. V prítomnosti niekoľkých prúdov elektriny cez imaginárny povrch pokrytý obrysom L sa v ňom vytvorí magnetické pole s daným rozložením intenzity.

Pre kladný smer pohybu vektora je v súlade so zákonom pre obrys magnetického obvodu zvolený pohyb v smere hodinových ručičiek. Je tiež vizualizovaný.

Takáto definícia vírivého poľa vytvoreného prúdmi predpokladá, že smer každého z prúdov môže byť ľubovoľný.

Pre referenciu! Zavádzanú štruktúru poľa a prístroj, ktorý ho opisuje, je potrebné odlišovať od obehu elektrostatického vektora „E“, ktorý je pri obchádzaní obrysu vždy nulový. V dôsledku toho sa takéto pole týka potenciálnych štruktúr. Cirkulácia vektora „B“ magnetického poľa nie je nikdy nulová. Preto sa mu hovorí „vír“.

Základné pojmy

V súlade s posudzovaným zákonom sa na výpočet magnetických polí používa nasledujúci zjednodušený prístup. Celkový prúd je reprezentovaný ako súčet niekoľkých zložiek pretekajúcich povrchom pokrytým uzavretou slučkou L. Teoretické výpočty môžu byť predložené nasledovne:

1. Celkový elektrický tok prenikajúci do obrysov Σ I je vektorový súčet I1 a I2.
2. V uvažovanom príklade sa na jeho určenie použije vzorec:
   ΣI = I1- I2 (mínus pred druhým termínom znamená, že smery prúdov sú opačné).
3. Na druhej strane sú určené podľa známeho zákona (pravidla) v elektrotechnike kardanový.

Intenzita magnetického poľa pozdĺž obrysu sa vypočíta na základe výpočtov získaných pomocou špeciálnych techník. Aby ste to našli, budete musieť tento parameter integrovať cez L pomocou Maxwellovej rovnice, uvedenej v jednej z foriem.Môže byť tiež použitý v diferenciálnej forme, ale to trochu skomplikuje výpočty.

Zjednodušený integrálny prístup

Ak použijeme diferenciálne zobrazenie, bude veľmi ťažké vyjadriť zákon celkového prúdu v zjednodušenej forme (v tomto prípade do neho musia byť zavedené ďalšie zložky). K tomu pridáme, že magnetické vírové pole vytvorené prúdmi pohybujúcimi sa v obryse, je v tomto prípade určená s prihliadnutím na výtlakový prúd, ktorý závisí od rýchlosti zmeny elektrického indukcia.

Preto je v praxi v SOE v SOE obľúbenejšia prezentácia vzorcov pre celkové prúdy vo forme súčtu mikroskopicky malých úsekov obvodu s v nich vytvorenými vírovými poľami. Tento prístup zahŕňa aplikáciu Maxwellovej rovnice v integrálnej forme. Pri jeho implementácii je obrys rozdelený na malé segmenty, v prvej aproximácii sa považuje za priamočiary (podľa zákona sa predpokladá, že magnetické pole je rovnomerné). Toto množstvo, označené ako Um pre jeden diskrétny úsek dĺžky ΔL magnetického poľa pôsobiaceho vo vákuu, sa určí nasledovne:

Um = HL * ΔL

Celkové napätie pozdĺž celého obrysu L, stručne predstaveného v integrálnej forme, zistíme podľa nasledujúceho vzorca:

UL = Σ HL * ΔL.

Celkový súčasný zákon o vákuu

Vo svojej konečnej podobe, zostavenej podľa všetkých pravidiel integrácie, celkový súčasný zákon vyzerá takto. Cirkulácia vektora „B“ v uzavretej slučke môže byť reprezentovaná ako súčin magnetickej konštanty m pre súčet prúdov:

Integrál B nad dL = integrál Bl nad dL = m Σ v

kde n je celkový počet vodičov s viacsmernými prúdmi pokrytých imaginárnym obvodom L ľubovoľného tvaru.

Každý prúd sa v tomto vzorci počíta toľkokrát, koľkokrát je týmto obvodom úplne pokrytý.

Konečnú podobu získaných výpočtov pre celkový súčasný zákon do značnej miery ovplyvňuje prostredie, v ktorom pôsobí indukovaná elektromagnetická sila (pole).

Vplyv životného prostredia

Uvažované pomery pre zákon prúdov a polí, ktoré pôsobia nie vo vákuu, ale v magnetickom médiu, nadobúdajú trochu inú formu. V tomto prípade je okrem hlavných prúdových komponentov predstavený aj pojem mikroskopických prúdov vznikajúcich napríklad v magnete alebo v akomkoľvek podobnom materiáli.

Požadovaný pomer je úplne odvodený z vety o vektorovom obehu magnetickej indukcie B. Jednoducho povedané, je vyjadrený v nasledujúcej forme. Celková hodnota vektora B pri integrácii pozdĺž zvoleného obrysu sa rovná súčtu ním pokrytých makroprúdov vynásobených koeficientom magnetickej konštanty.

V dôsledku toho je vzorec pre „B“ v látke určený výrazom:

Integrál B nad dL = integrál Bl nad dL = m(Ja+Ja1)

kde: dL je diskrétny prvok obvodu nasmerovaný pozdĺž jeho bypassu, Bl je komponent v smere dotyčnice v ľubovoľnom bode, bI a I1 sú vodivý prúd a mikroskopický (molekulárny) prúd.

Ak pole pôsobí v médiu pozostávajúcom z ľubovoľných materiálov, je potrebné vziať do úvahy mikroskopické prúdy charakteristické pre tieto štruktúry.

Tieto výpočty platia aj pre pole vytvorené v solenoide alebo v inom médiu s konečnou magnetickou permeabilitou.

Pre referenciu

V najkompletnejšom a inkluzívnom systéme merania CGS je sila magnetického poľa reprezentovaná v oersteds (E). V inom platnom systéme (SI) je vyjadrený v ampéroch na meter (A / meter). Dnes je oersted postupne nahradený pohodlnejšou jednotkou - ampér na meter. Pri preklade výsledkov meraní alebo výpočtov zo SI do CGS sa používa nasledujúci pomer:

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

V záverečnej časti prehľadu poznamenávame, že bez ohľadu na to, aká formulácia zákona celkových prúdov je použitá, jeho podstata zostáva nezmenená. Podľa vlastných slov ho možno znázorniť nasledovne: vyjadruje vzťah medzi prúdmi, ktoré prenikajú daným obvodom, a magnetickými poľami vytvorenými v látke.

Nakoniec odporúčame pozrieť si užitočné video na tému článku:

Súvisiace materiály:

• Čo je to elektrické pole
• Závislosť odporu vodiča od teploty
• Najväčšie objavy Nikoly Tesly