"Elektrik Mühendisliği" olarak adlandırılan birçok konuya aşina olan, programında bir manyetik alan için fiziksel etkileşim ilkelerini belirleyen bir dizi temel yasa içerir. Eylemlerini, elektrikli cihazların çeşitli öğelerinin yanı sıra bunları oluşturan yapılara ve ortamlara kadar genişletirler. İçlerinde meydana gelen süreçlerin fiziği, elektrik ve alan akışları gibi temel kavramlarla ilgilidir. Toplam akım yasası, elektrik yüklerinin hareketi ile onun yarattığı manyetik alan (daha doğrusu yoğunluğu) arasındaki ilişkiyi kurar. Modern bilim, uygulamasının neredeyse tüm ortamlara yayıldığını iddia ediyor.
İçerik:
- Kanunun özü
- Temel konseptler
- Basitleştirilmiş İntegral Yaklaşım
- Vakum için toplam akım yasası
- Çevrenin etkisi
- Referans için
Kanunun özü
Manyetik devrelerde geçerli olan dikkate alınan yasa, bileşenleri arasında aşağıdaki nicel ilişkiyi belirler. Manyetik alan vektörünün kapalı bir döngüde dolaşımı, içinden geçen akımların toplamı ile orantılıdır. Toplam akım yasasının fiziksel anlamını anlamak için, onun tanımladığı süreçlerin grafiksel gösterimine aşina olmanız gerekir.
Şekilden, içinden I1 ve I2 akımları geçen iki iletkenin etrafında, L devresi tarafından sınırlanan bir alan oluştuğu görülebilir. Düzlemi hareketli yüklere sahip iletkenlerin delindiği, zihinsel olarak hayal edilen kapalı bir figür olarak tanıtılır. Basit bir deyişle, bu yasa aşağıdaki gibi ifade edilebilir. L konturunun kapsadığı hayali yüzey boyunca birkaç elektrik akışının varlığında, içinde belirli bir yoğunluk dağılımına sahip bir manyetik alan oluşur.
Vektörün pozitif hareket yönü için, manyetik devrenin konturu yasasına göre saat yönünde hareket seçilir. Ayrıca görselleştirilir.
Akımlar tarafından oluşturulan girdap alanının böyle bir tanımı, akımların her birinin yönünün keyfi olabileceğini varsayar.
Referans için! Tanıtılan alan yapısı ve onu tanımlayan aparat, konturu atlarken her zaman sıfır olan elektrostatik vektör "E"nin dolaşımından ayırt edilmelidir. Sonuç olarak, böyle bir alan potansiyel yapılara atıfta bulunur. Manyetik alanın "B" vektörünün dolaşımı asla sıfır değildir. Bu nedenle "vorteks" olarak adlandırılır.
Temel konseptler
Söz konusu yasaya göre, manyetik alanların hesaplanması için aşağıdaki basitleştirilmiş yaklaşım uygulanır. Toplam akım, kapalı bir L döngüsü tarafından kapsanan yüzeyden akan birkaç bileşenin toplamı olarak temsil edilir. Teorik hesaplamalar aşağıdaki gibi sunulabilir:
- Konturlara giren toplam elektrik akısı Σ I, I1 ve I2'nin vektör toplamıdır.
- İncelenen örnekte, bunu belirlemek için formül kullanılır:
ΣI = I1- I2 (ikinci terimden önce bir eksi, akımların yönlerinin zıt olduğu anlamına gelir). - Sırayla, elektrik mühendisliğinde iyi bilinen yasaya (kural) göre belirlenirler. gimbal.
Kontur boyunca manyetik alan kuvveti, özel teknikler kullanılarak elde edilen hesaplamalar temelinde hesaplanır. Bulmak için, formlardan birinde sunulan Maxwell denklemini kullanarak bu parametreyi L üzerinde entegre etmeniz gerekecektir.Diferansiyel formda da uygulanabilir, ancak bu, hesaplamaları biraz karmaşıklaştıracaktır.
Basitleştirilmiş İntegral Yaklaşım
Diferansiyel gösterimi kullanırsak, toplam mevcut yasayı basitleştirilmiş bir biçimde ifade etmek çok zor olacaktır (bu durumda, buna ek bileşenlerin eklenmesi gerekir). Buna, kontur içinde hareket eden akımların oluşturduğu manyetik girdap alanını, bu durumda, elektrikteki değişim hızına bağlı olan yer değiştirme akımı dikkate alınarak belirlenir. indüksiyon.
Bu nedenle, pratikte, KİT'te, toplam akımlar için formüllerin, içinde oluşturulan girdap alanları olan bir devrenin mikroskobik olarak küçük bölümlerinin toplamı şeklinde sunulması, KİT'te daha popülerdir. Bu yaklaşım, Maxwell denkleminin integral formda uygulanmasını içerir. Uygulandığında, kontur, ilk yaklaşımda doğrusal olarak kabul edilen küçük parçalara bölünür (yasaya göre, manyetik alanın düzgün olduğu varsayılır). Vakumda hareket eden manyetik alanın ΔL uzunluğundaki ayrı bir bölümü için Um olarak gösterilen bu miktar aşağıdaki gibi belirlenir:
Um = HL * ΔL
Kısaca integral formda sunulan L konturunun tamamı boyunca toplam gerilim aşağıdaki formülle bulunur:
UL = Σ HL * ΔL.
Vakum için toplam akım yasası
Entegrasyonun tüm kurallarına göre hazırlanan son haliyle, mevcut yasanın toplamı böyle görünüyor. "B" vektörünün kapalı bir döngüde dolaşımı, manyetik sabitin ürünü olarak gösterilebilir. m akımların toplamı için:
B bölü dL integrali = Bl bölü dL integrali = m Σ İçinde
burada n, keyfi şekildeki hayali devre L tarafından kapsanan çok yönlü akımlara sahip toplam iletken sayısıdır.
Her akım bu formülde, bu devre tarafından tamamen kapsandığı kadar sayılır.
Toplam akım yasası için elde edilen hesaplamaların son şekli, indüklenen elektromanyetik kuvvetin (alan) etki ettiği ortamdan büyük ölçüde etkilenir.
Çevrenin etkisi
Bir boşlukta değil, manyetik bir ortamda hareket eden akımlar ve alanlar yasası için dikkate alınan oranlar, biraz farklı bir biçim kazanır. Bu durumda, ana akım bileşenlerine ek olarak, örneğin bir mıknatısta veya buna benzer herhangi bir malzemede ortaya çıkan mikroskobik akımlar kavramı tanıtılır.
Gerekli oran, manyetik indüksiyon B'nin vektör sirkülasyonu üzerindeki teoremden tam olarak elde edilir. Basit bir ifadeyle, aşağıdaki biçimde ifade edilir. B vektörünün seçilen kontur boyunca entegre edildiğinde toplam değeri, kapsadığı makro akımların toplamının manyetik sabitin katsayısı ile çarpımına eşittir.
Sonuç olarak, maddedeki "B" formülü şu ifadeyle belirlenir:
B bölü dL integrali = Bl bölü dL integrali = m(ben+ben1)
burada: dL, baypas boyunca yönlendirilen devrenin ayrı bir elemanıdır, Bl, keyfi bir noktada teğet yönünde bir bileşendir, bI ve I1, iletim akımı ve mikroskobik (moleküler) akımdır.
Alan, keyfi malzemelerden oluşan bir ortamda hareket ediyorsa, bu yapıların karakteristik mikroskobik akımları dikkate alınmalıdır.
Bu hesaplamalar, bir solenoidde veya sonlu manyetik geçirgenliğe sahip başka herhangi bir ortamda oluşturulan bir alan için de geçerlidir.
Referans için
En eksiksiz ve kapsamlı CGS ölçüm sisteminde, manyetik alan kuvveti oersteds (E) ile temsil edilir. Yürürlükteki başka bir sistemde (SI), metre başına amper (A / metre) olarak ifade edilir. Bugün, oersted yavaş yavaş daha uygun bir birim ile değiştiriliyor - metre başına amper. Ölçümlerin veya hesaplamaların sonuçlarını SI'dan CGS'ye çevirirken aşağıdaki oran kullanılır:
1 E = 1000 / (4π) A / m ≈ 79.5775 Amper / metre.
İncelemenin son bölümünde, toplam akımlar yasasının hangi formülasyonu kullanılırsa kullanılsın, özünün değişmeden kaldığını not ediyoruz. Kendi deyimiyle şu şekilde ifade edilebilir: Belirli bir devreye giren akımlar ile maddede oluşan manyetik alanlar arasındaki ilişkiyi ifade eder.
Son olarak, makalenin konusuyla ilgili faydalı bir video izlemenizi öneririz:
İlgili malzemeler:
- elektrik alan nedir
- İletkenin direncinin sıcaklığa bağımlılığı
- Nikola Tesla'nın en büyük keşifleri
