Legea curentului total în cuvinte simple
Un subiect familiar numit Inginerie electrică conține în programul său o serie de legi fundamentale care definesc principiile interacțiunii fizice pentru un câmp magnetic. Ele își extind efectul la diverse elemente ale dispozitivelor electrice, precum și la structurile și mediile lor. Fizica proceselor care au loc în ele se referă la concepte de bază precum curentii de energie electrică și câmpurile. Legea curentului total stabilește relația dintre mișcarea sarcinilor electrice și câmpul magnetic creat de acesta (mai exact, 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 componentele sale constitutive. Circulația vectorului câmpului magnetic într-o buclă închisă este proporțională cu suma curenților care o pătrund. Pentru a înțelege sensul fizic al legii curentului total, va trebui să vă familiarizați cu reprezentarea grafică a proceselor descrise de acesta.
Se poate observa din figura că aproximativ doi conductori cu curenți I1 și I2 care curg prin ei, un câmp este format limitat de circuitul L. Este introdus ca o figură închisă imaginat mental, al cărui plan este străpuns 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 un câmp magnetic cu o distribuție de intensitate predeterminată.
Pentru direcția pozitivă a vectorului în conformitate cu legea pentru conturul circuitului magnetic este selectat în sens orar. Este de asemenea imaginabil.
O astfel de definiție a câmpului eddy creat de curenți sugerează că direcția fiecăruia dintre curenți poate fi arbitrară.
Pentru trimitere! Structura câmpului introdus și aparatul care îl descrie trebuie să se distingă de circulația vectorului electrostatic „E”, care este întotdeauna egal cu zero ocolind circuitul. Drept urmare, un astfel de câmp se referă la structuri potențiale. Circulația vectorului „B” al câmpului magnetic nu este niciodată zero. De aceea se numește „vortex”.
Noțiuni de bază
În conformitate cu legea analizată, se utilizează următoarea abordare simplificată pentru calcularea câmpurilor magnetice. Curentul total este reprezentat ca suma mai multor componente care curg printr-o suprafață acoperită de un circuit închis L. Calculele teoretice pot fi reprezentate după cum urmează:
- Curentul electric total care circulă prin circuite Σ I este suma vectorială a I1 și I2.
- În acest exemplu, pentru a-l determina, utilizați formula:
ΣI = I1 - I2 (minus înainte de al doilea termen înseamnă că direcțiile curenților sunt opuse). - La rândul lor, sunt determinate conform legii cunoscute în inginerie electrică (regula) burghiu.
Câmpul magnetic de-a lungul conturului este calculat pe baza calculelor obținute prin tehnici speciale. Pentru a-l găsi, este necesar să integrați acest parametru peste L utilizând ecuația Maxwell prezentată într-una din forme.Poate fi aplicat sub formă diferențiată, dar acest lucru va complica oarecum calculele.
Abordare integrată simplificată
Dacă folosim reprezentarea diferențială, exprimarea legii curentului total într-o formă simplificată va fi foarte dificilă (în acest caz, trebuie introduse componente suplimentare). La aceasta adăugăm că câmpul vortex magnetic creat de curenții care se deplasează în circuit este determinat în acest caz, ținând cont de curentul de părtinire, care depinde de viteza de schimbare a inducției electrice.
Prin urmare, în practică, în TOE, este mai populară prezentarea de formule pentru curenți plini, sub forma unei însumări a segmentelor microscopice mici ale unui circuit cu câmpuri eddy create în ele. Această abordare implică aplicarea ecuației Maxwell în formă integrală. Când este implementat, conturul este împărțit în segmente mici, care sunt considerate simple în prima aproximare (conform legii, se presupune că câmpul magnetic este uniform). Această valoare, notată drept Um pentru o secțiune discretă de lungime ΔL a câmpului magnetic care acționează în vid, este definită după cum urmează:
Um = HL * ΔL
Tensiunea totală de-a lungul conturului complet L, prezentată pe scurt în formă integrală, se găsește după următoarea formulă:
UL = Σ HL * ΔL.
Legea curentului total pentru vid
În forma sa finală, întocmită după toate regulile de integrare, legea curentului total arată așa. Circulația vectorului "B" într-o buclă închisă poate fi reprezentată ca produsul constantei magnetice m în cantitatea de curenți:
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 un circuit imaginat mental L de formă arbitrară.
Fiecare curent este luat în considerare în această formulă de câte ori este acoperit complet de acest circuit.
Forma finală a calculelor obținute pentru legea curentului total este influențată în mare măsură de mediul în care acționează forța (câmpul) electromagnetică indusă.
Impact asupra mediului
Relațiile luate în considerare pentru legea curenților și a câmpurilor care acționează nu în vid, ci într-un mediu magnetic, iau o formă ușor diferită. În acest caz, pe lângă principalele componente ale curentului, este introdus conceptul de curenți microscopici care apar într-un magnet, de exemplu, sau în orice material similar cu acesta.
Relația necesară este derivată integral din teorema pe circulația vectorială a inducției magnetice B. În termeni simpli, se exprimă sub forma următoare. Valoarea totală a vectorului B atunci când este integrat pe circuitul selectat este egală cu suma curenților macroacoplați de acesta, înmulțit cu coeficientul constantei magnetice.
Drept urmare, formula pentru "B" într-o substanță este determinată de expresia:
Integrala lui B peste dL = integrala lui Bl peste dL = m(eu+eu1)
unde: dL este elementul discret al circuitului direcționat de-a lungul ocolului său, Bl este componenta 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 să se țină seama de curenții microscopici caracteristici acestor structuri.
Aceste calcule sunt valabile și pentru câmpul creat în solenoid sau în orice alt mediu cu permeabilitate magnetică finită.
Pentru trimitere
În cel mai complet și complet sistem de măsurători ale SGH, rezistența câmpului magnetic este reprezentată în Oersteds (E). Într-un alt sistem existent (SI), acesta este exprimat în amperi pe metru (A / metru). Astăzi, oersted este înlocuit treptat de o unitate mai convenabilă în funcțiune - un amper pe metru.La traducerea rezultatelor măsurătorilor sau calculelor de la SI la GHS, se utilizează următorul raport:
1 e = 1000 / (4π) A / m ≈ 79.5775 ampere / metru.
În partea finală a revizuirii, observăm că, indiferent de modul în care se folosește formularea legii curenților plini, esența acesteia rămâne neschimbată. În propriile sale cuvinte, acest lucru poate fi reprezentat astfel: exprimă relația dintre curenții care pătrund în acest circuit și câmpurile magnetice create în substanță.
În cele din urmă, vă recomandăm să vizionați un videoclip util pe tema articolului:
Materiale conexe:
Se încarcă...
