Skupaj veljavni zakon za magnetno polje: formule in definicija

Številni znani predmet, imenovan "Elektrotehnika", v svojem programu vsebuje številne temeljne zakone, ki določajo načela fizikalne interakcije magnetnega polja. Razširjajo svoje delovanje na različne elemente električnih naprav, pa tudi na njihove sestavne strukture in okolja. Fizika procesov, ki se v njih pojavljajo, zadeva tako osnovne pojme, kot so tokovi električne energije in polja. Zakon skupnega toka vzpostavlja razmerje med gibanjem električnih nabojev in ustvarjenim magnetnim poljem (natančneje, njegovo jakostjo). Sodobna znanost trdi, da se njegova uporaba razširi na skoraj vsa okolja.

Bistvo zakona

Obravnavani zakon, ki se uporablja v magnetnih vezjih, določa naslednje količinsko razmerje med njegovimi sestavinami. Kroženje vektorja magnetnega polja v zaprti zanki je sorazmerno z vsoto tokov, ki tečejo skozi njo. Če želite razumeti fizični pomen zakona skupnega toka, se morate seznaniti z grafičnim prikazom procesov, ki jih opisuje.

Iz slike je razvidno, da okoli dveh prevodnikov, skozi katere tečeta toka I1 in I2, nastane polje, omejeno s tokokrogom L. Predstavljen je kot mentalno namišljena zaprta figura, v ravnino katere prodrejo prevodniki s premikajočimi se naboji. Z enostavnimi besedami lahko ta zakon izrazimo na naslednji način. V prisotnosti več tokov električne energije skozi namišljeno površino, ki jo pokriva kontura L, se znotraj nje oblikuje magnetno polje z določeno porazdelitvijo jakosti.

Za pozitivno smer gibanja vektorja je v skladu z zakonom za konturo magnetnega vezja izbrano gibanje v smeri urinega kazalca. Prav tako je vizualiziran.

Takšna definicija vrtinčnega polja, ki jo ustvarijo tokovi, predvideva, da je smer vsakega toka lahko poljubna.

Za referenco! Uvedeno strukturo polja in aparat, ki ga opisuje, je treba ločiti od kroženja elektrostatičnega vektorja "E", ki je pri obhodu konture vedno nič. Posledično se takšno polje nanaša na potencialne strukture. Kroženje vektorja "B" magnetnega polja ni nikoli nič. Zato se imenuje "vrtinec".

Osnovni pojmi

V skladu z obravnavano zakonodajo se za izračun magnetnih polj uporablja naslednji poenostavljeni pristop. Skupni tok je predstavljen kot vsota več komponent, ki tečejo po površini, ki jo pokriva zaprta zanka L. Teoretične izračune lahko predstavimo na naslednji način:

1. Skupni električni tok, ki prodre v konture Σ I, je vektorska vsota I1 in I2.
2. V obravnavanem primeru se za določitev uporablja formula:
   ΣI = I1- I2 (minus pred drugim izrazom pomeni, da so smeri tokov nasprotne).
3. Ti pa so določeni po znanem zakonu (pravilu) v elektrotehniki gimbal.

Jakost magnetnega polja vzdolž konture se izračuna na podlagi izračunov, pridobljenih s posebnimi tehnikami. Če ga želite poiskati, morate ta parameter integrirati v L z uporabo Maxwellove enačbe, predstavljene v eni od oblik.Uporablja se lahko tudi v diferencialni obliki, vendar bo to nekoliko otežilo izračune.

Poenostavljen integralni pristop

Če uporabimo diferencialno predstavitev, bo zelo težko celotno veljavno zakonodajo izraziti v poenostavljeni obliki (v tem primeru je treba vanj vnesti dodatne komponente). K temu dodamo, da magnetno vrtinčno polje, ki ga ustvarjajo tokovi, ki se gibljejo po konturi, se v tem primeru določi ob upoštevanju premikalnega toka, ki je odvisen od hitrosti spremembe električne indukcija.

Zato je v praksi najbolj priljubljena v SOE predstavitev formul za skupne tokove v obliki seštevanja mikroskopsko majhnih odsekov vezja z vrtinčnimi polji, ki so v njih ustvarjena. Ta pristop vključuje uporabo Maxwellove enačbe v integralni obliki. Ko se izvede, se kontura razdeli na majhne segmente, ki v prvem približku veljajo za pravokotne (po zakonu se predpostavlja, da je magnetno polje enakomerno). Ta količina, označena kot Um za en diskretni odsek dolžine ΔL magnetnega polja, ki deluje v vakuumu, se določi na naslednji način:

Um = HL * ΔL

Skupno napetost vzdolž celotne konture L, ki je na kratko predstavljena v integralni obliki, najdemo po naslednji formuli:

UL = Σ HL * ΔL.

Skupaj veljavni zakon o vakuumu

Celotna veljavna zakonodaja je v svoji končni obliki, sestavljeni po vseh pravilih integracije, videti tako. Kroženje vektorja "B" v zaprti zanki lahko predstavimo kot produkt magnetne konstante m za vsoto tokov:

Integral B nad dL = integral Bl nad dL = m Σ V

kjer je n skupno število prevodnikov z večsmernimi tokovi, ki jih pokriva namišljeno vezje L poljubne oblike.

Vsak tok se v tej formuli šteje tolikokrat, kolikor je v celoti zajet v tem vezju.

Na končno obliko dobljenih izračunov za celotno veljavno zakonodajo močno vpliva okolje, v katerem deluje inducirana elektromagnetna sila (polje).

Vpliv okolja

Upoštevana razmerja za zakon tokov in polj, ki ne delujejo v vakuumu, ampak v magnetnem mediju, dobijo nekoliko drugačno obliko. V tem primeru se poleg glavnih komponent toka uvede pojem mikroskopskih tokov, ki nastanejo na primer v magnetu ali v katerem koli podobnem materialu.

Zahtevano razmerje v celoti izhaja iz izreka o vektorskem kroženju magnetne indukcije B. Preprosto povedano, je izražen v naslednji obliki. Skupna vrednost vektorja B pri integraciji vzdolž izbrane konture je enaka vsoti makrotokov, ki jih pokriva, pomnoženi s koeficientom magnetne konstante.

Posledično je formula za "B" v snovi določena z izrazom:

Integral B nad dL = integral Bl nad dL = m(jaz+jaz1)

kjer je: dL diskreten element vezja, usmerjen vzdolž njegovega obvoda, Bl je komponenta v smeri tangente na poljubni točki, bI in I1 sta prevodni tok in mikroskopski (molekularni) tok.

Če polje deluje v mediju, sestavljenem iz poljubnih materialov, je treba upoštevati mikroskopske tokove, značilne za te strukture.

Ti izračuni veljajo tudi za polje, ustvarjeno v magnetnem ali katerem koli drugem mediju s končno magnetno prepustnostjo.

Za referenco

V najbolj popolnem in vključujočem merilnem sistemu CGS je jakost magnetnega polja predstavljena v oersteds (E). V drugem veljavnem sistemu (SI) je izražen v amperih na meter (A / meter). Danes se oersted postopoma nadomešča z bolj priročno enoto - amperom na meter. Pri prevajanju rezultatov meritev ali izračunov iz SI v CGS se uporabi naslednje razmerje:

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

V zadnjem delu pregleda ugotavljamo, da ne glede na to, katera formulacija zakona skupnih tokov se uporablja, njegovo bistvo ostaja nespremenjeno. Po njegovih besedah ​​ga lahko predstavimo na naslednji način: izraža razmerje med tokovi, ki prodrejo v določeno vezje, in magnetnimi polji, ki nastanejo v snovi.

Na koncu priporočamo ogled uporabnega videoposnetka na temo članka:

Sorodni materiali:

• Kaj je električno polje
• Odvisnost upora vodnika od temperature
• Največja odkritja Nikole Tesle