A lei da corrente total em palavras simples
O assunto familiar a muitos, intitulado "Engenharia Elétrica", contém em seu programa uma série de leis fundamentais que definem os princípios de interação física para um campo magnético. Eles estendem seu efeito a vários elementos de dispositivos elétricos, bem como suas estruturas e ambientes. A física dos processos que ocorrem neles se relaciona a conceitos básicos como correntes de eletricidade e campos. A lei da corrente total estabelece a relação entre o movimento das cargas elétricas e o campo magnético criado por ela (mais precisamente, sua intensidade). A ciência moderna afirma que sua aplicação se estende a quase todos os ambientes.
A essência da lei
A lei considerada aplicável em circuitos magnéticos determina a seguinte relação quantitativa entre seus componentes constituintes. A circulação do vetor do campo magnético em um circuito fechado é proporcional à soma das correntes que o penetram. Para entender o significado físico da lei da corrente total, você precisará se familiarizar com a representação gráfica dos processos descritos por ele.
Pode-se ver pela figura que cerca de dois condutores com as correntes I1 e I2 fluindo através deles, um campo é formado, limitado pelo circuito L. É introduzido como uma figura fechada mentalmente imaginada, cujo plano é perfurado por condutores com cargas móveis. Em palavras simples, esta lei pode ser expressa da seguinte maneira. Na presença de várias correntes de eletricidade através da superfície imaginária imaginária coberta pelo circuito L, um campo magnético com uma dada distribuição de tensão é formado dentro dele.
Para a direção positiva do vetor, de acordo com a lei, o contorno do circuito magnético é selecionado no sentido horário. Também é imaginável.
Essa definição do campo de Foucault criada pelas correntes sugere que a direção de cada uma das correntes pode ser arbitrária.
Para referência! A estrutura de campo introduzida e o aparelho que a descreve devem ser diferenciados da circulação do vetor eletrostático "E", que é sempre igual a zero contornando o circuito. Como resultado disso, 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 campos magnéticos. A corrente total é representada como a soma de vários componentes que fluem através de uma superfície coberta por um circuito fechado L. Os cálculos teóricos podem ser representados da seguinte forma:
- O fluxo elétrico total que penetra nos circuitos Σ I é a soma vetorial de I1 e I2.
- Neste exemplo, para determiná-lo, use a fórmula:
ΣI = I1 - I2 (menos antes do segundo termo significa que as direções atuais são opostas). - Eles, por sua vez, são determinados de acordo com a lei conhecida na engenharia elétrica (regra) verruma.
O campo magnético ao longo do contorno é calculado com base nos cálculos obtidos por técnicas especiais. Para encontrá-lo, é necessário integrar esse parâmetro sobre L usando a equação de Maxwell apresentada em uma das formas.Pode ser aplicado de forma diferencial, mas isso complicará um pouco os cálculos.
Abordagem Integrada Simplificada
Se usarmos a representação diferencial, expressar a lei da corrente total de forma simplificada será muito difícil (nesse caso, componentes adicionais devem ser introduzidos nela). Acrescentamos que o campo do vórtice magnético criado pelas correntes que se movem dentro do circuito é determinado neste caso, levando em consideração a corrente de polarização, que depende da taxa de variação da indução elétrica.
Portanto, na prática, no TOE, a apresentação de fórmulas para correntes completas na forma de soma de segmentos microscopicamente pequenos de um circuito com campos parasitas criados neles é mais popular. Essa abordagem envolve a aplicação da equação de Maxwell em forma integral. Quando implementado, o contorno é dividido em pequenos segmentos, que são considerados diretos na primeira aproximação (de acordo com a lei, pressupõe-se que o campo magnético seja homogêneo). Este valor, indicado como Um para uma seção discreta de comprimento ΔL do campo magnético que atua no vácuo, é definido da seguinte forma:
Um = HL * ΔL
A tensão total ao longo de todo o contorno L, apresentada brevemente em forma integral, é encontrada pela seguinte fórmula:
UL = Σ HL * ΔL.
A lei da corrente total para o vácuo
Em sua forma final, elaborada de acordo com todas as regras de integração, a lei da corrente total se parece com isso. A circulação do vetor "B" em um circuito fechado pode ser representada como o produto da constante magnética m na quantidade de correntes:
A integral de B sobre dL = a integral de Bl sobre dL = m Σ Em
onde n é o número total de condutores com correntes multidirecionais cobertas por um circuito L mentalmente imaginado de forma arbitrária.
Cada corrente é levada em consideração nesta fórmula quantas vezes for completamente coberta por este circuito.
A forma final dos cálculos obtidos para a lei da corrente total é grandemente influenciada pelo meio em que a força eletromagnética induzida (campo) atua.
Impacto ambiental
As relações consideradas para a lei das correntes e campos que atuam não no vácuo, mas em um meio magnético, assumem uma forma ligeiramente diferente. Neste caso, além dos principais componentes de corrente, é introduzido o conceito de correntes microscópicas que surgem em um ímã, por exemplo, ou em qualquer material semelhante a ele.
A relação necessária é derivada integralmente do teorema da circulação vetorial da indução magnética B. Em termos simples, é expressa da seguinte forma. O valor total do vetor B, quando integrado ao longo do circuito selecionado, é igual à soma das macrorrentes cobertas por ele multiplicado pelo coeficiente da constante magnética.
Como resultado, a fórmula para "B" em uma substância é determinada pela expressão:
A integral de B sobre dL = a integral de Bl sobre dL = m(Eu+Eu1)
onde: dL é o elemento discreto do circuito ao longo de seu desvio, Bl é o 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 atua em um ambiente constituído por materiais arbitrários, as correntes microscópicas características dessas estruturas devem ser levadas em consideração.
Esses cálculos também são válidos para o campo criado no solenóide ou em qualquer outro meio com permeabilidade magnética finita.
Para referência
No sistema mais completo e abrangente de medições do GHS, a força do campo magnético é representada em Oersteds (E). Em outro sistema existente (SI), é expresso em amperes por metro (A / metro). Hoje, a substituição é gradualmente substituída por uma unidade mais conveniente em operação - um ampère por metro.Ao traduzir os resultados de medições ou cálculos de SI para GHS, a seguinte proporção é usada:
1 e = 1000 / (4π) A / m ≈ 79,5775 ampere / metro.
Na parte final da revisão, observamos que, independentemente da redação da lei das correntes completas, sua essência permanece inalterada. Em suas próprias palavras, isso pode ser representado da seguinte forma: expressa a relação entre as correntes que penetram neste circuito e os campos magnéticos criados na substância.
Por fim, recomendamos assistir a um vídeo útil sobre o tópico do artigo:
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