Das Gesetz des Gesamtstroms in einfachen Worten
Ein bekanntes Thema namens Elektrotechnik enthält in seinem Programm eine Reihe grundlegender Gesetze, die die Prinzipien der physikalischen Wechselwirkung für ein Magnetfeld definieren. Sie erweitern ihre Wirkung auf verschiedene Elemente elektrischer Geräte sowie auf deren Strukturen und Umgebungen. Die Physik der in ihnen ablaufenden Prozesse bezieht sich auf grundlegende Konzepte wie Ströme von Elektrizität und Feldern. Das Gesetz des Gesamtstroms legt die Beziehung zwischen der Bewegung elektrischer Ladungen und dem von ihm erzeugten Magnetfeld (genauer gesagt seiner Intensität) fest. Die moderne Wissenschaft behauptet, dass sich ihre Anwendung auf fast alle Umgebungen erstreckt.
Das Wesen des Gesetzes
Das in Magnetkreisen geltende Gesetz bestimmt die folgende quantitative Beziehung zwischen seinen Bestandteilen. Die Zirkulation des Magnetfeldvektors in einer geschlossenen Schleife ist proportional zur Summe der ihn durchdringenden Ströme. Um die physikalische Bedeutung des Gesetzes des Gesamtstroms zu verstehen, müssen Sie sich mit der grafischen Darstellung der von ihm beschriebenen Prozesse vertraut machen.
Aus der Figur ist ersichtlich, dass etwa zwei Leiter mit durch sie fließenden Strömen I1 und I2 ein durch die Schaltung L begrenztes Feld bilden. Es wird als eine mental vorgestellte geschlossene Figur eingeführt, deren Ebene von Leitern mit sich bewegenden Ladungen durchbohrt wird. In einfachen Worten kann dieses Gesetz wie folgt ausgedrückt werden. Bei Vorhandensein mehrerer Elektrizitätsflüsse durch die von der Kontur L bedeckte imaginäre imaginäre Oberfläche wird ein Magnetfeld mit einer vorbestimmten Intensitätsverteilung darin gebildet.
Für die positive Richtung des Vektors wird nach dem Gesetz für die Kontur des Magnetkreises im Uhrzeigersinn gewählt. Es ist auch vorstellbar.
Eine solche Definition des durch die Ströme erzeugten Wirbelfeldes legt nahe, dass die Richtung jedes der Ströme beliebig sein kann.
Als Referenz! Die eingeführte Feldstruktur und die sie beschreibende Vorrichtung sollten von der Zirkulation des elektrostatischen Vektors "E" unterschieden werden, der unter Umgehung der Schaltung immer gleich Null ist. Infolgedessen bezieht sich ein solches Feld auf mögliche Strukturen. Die Zirkulation des Vektors "B" des Magnetfeldes ist niemals Null. Deshalb wird es als "Wirbel" bezeichnet.
Grundbegriffe
In Übereinstimmung mit dem betrachteten Gesetz wird der folgende vereinfachte Ansatz verwendet, um Magnetfelder zu berechnen. Der Gesamtstrom wird als die Summe mehrerer Komponenten dargestellt, die durch eine von einem geschlossenen Stromkreis L bedeckte Oberfläche fließen. Theoretische Berechnungen können wie folgt dargestellt werden:
- Der gesamte elektrische Strom, der durch die Schaltkreise Σ I fließt, ist die Vektorsumme von I1 und I2.
- Verwenden Sie in diesem Beispiel die Formel, um dies zu bestimmen:
ΣI = I1 - I2 (minus vor dem zweiten Term bedeutet, dass die Richtungen der Ströme entgegengesetzt sind). - Sie werden wiederum nach dem in der Elektrotechnik bekannten Gesetz bestimmt (Regel) Handbohrer.
Das Magnetfeld entlang der Kontur wird auf der Grundlage der durch spezielle Techniken erhaltenen Berechnungen berechnet. Um es zu finden, ist es notwendig, diesen Parameter über L unter Verwendung der in einer der Formen dargestellten Maxwell-Gleichung zu integrieren.Es kann in Differentialform angewendet werden, dies erschwert jedoch die Berechnungen etwas.
Vereinfachter integrierter Ansatz
Wenn wir die Differentialdarstellung verwenden, wird es sehr schwierig sein, das Gesetz des Gesamtstroms in vereinfachter Form auszudrücken (in diesem Fall müssen zusätzliche Komponenten eingeführt werden). Wir fügen hinzu, dass das magnetische Wirbelfeld, das durch die sich innerhalb der Schaltung bewegenden Ströme erzeugt wird, in diesem Fall unter Berücksichtigung des Vorspannungsstroms bestimmt wird, der von der Änderungsrate der elektrischen Induktion abhängt.
In der Praxis ist daher in TOE die Darstellung von Formeln für volle Ströme in Form einer Summierung mikroskopisch kleiner Segmente einer Schaltung mit darin erzeugten Wirbelfeldern populärer. Dieser Ansatz beinhaltet die Anwendung der Maxwell-Gleichung in integraler Form. Bei der Implementierung wird die Kontur in kleine Segmente unterteilt, die in erster Näherung als einfach angesehen werden (laut Gesetz wird angenommen, dass das Magnetfeld homogen ist). Dieser Wert, der für einen diskreten Abschnitt der Länge & Dgr; L des im Vakuum wirkenden Magnetfelds als Um bezeichnet wird, ist wie folgt definiert:
Um = HL * ΔL
Die Gesamtspannung entlang der vollen Kontur L, kurz in integraler Form dargestellt, ergibt sich aus folgender Formel:
UL = Σ HL * ΔL.
Das Gesetz des Gesamtstroms für Vakuum
In seiner endgültigen Form, die nach allen Integrationsregeln erstellt wurde, sieht das Gesetz des Gesamtstroms so aus. Die Zirkulation des Vektors "B" in einer geschlossenen Schleife kann als Produkt der Magnetkonstante dargestellt werden m in der Menge der Ströme:
Das Integral von B über dL = das Integral von Bl über dL = m Σ In
Dabei ist n die Gesamtzahl der Leiter mit multidirektionalen Strömen, die von einer mental vorgestellten Schaltung L beliebiger Form abgedeckt werden.
Jeder Strom wird in dieser Formel so oft berücksichtigt, wie er vollständig von dieser Schaltung abgedeckt wird.
Die endgültige Form der erhaltenen Berechnungen für das Gesetz des Gesamtstroms wird stark von dem Medium beeinflusst, in dem die induzierte elektromagnetische Kraft (Feld) wirkt.
Umweltbelastung
Die betrachteten Beziehungen für das Gesetz der Ströme und Felder, die nicht im Vakuum, sondern in einem magnetischen Medium wirken, nehmen eine etwas andere Form an. In diesem Fall wird zusätzlich zu den Hauptstromkomponenten das Konzept der mikroskopischen Ströme eingeführt, die beispielsweise in einem Magneten oder in einem ähnlichen Material auftreten.
Die notwendige Beziehung leitet sich vollständig aus dem Satz über die Vektorzirkulation der magnetischen Induktion B ab. In einfachen Worten wird sie in der folgenden Form ausgedrückt. Der Gesamtwert des Vektors B bei Integration über die ausgewählte Schaltung ist gleich der Summe der von ihm abgedeckten Makroströme multipliziert mit dem Koeffizienten der Magnetkonstante.
Infolgedessen wird die Formel für "B" in einer Substanz durch den Ausdruck bestimmt:
Das Integral von B über dL = das Integral von Bl über dL = m(Ich+Ich1)
Dabei ist: dL das diskrete Element der Schaltung entlang ihres Bypasses, Bl die Komponente in Richtung der Tangente an einem beliebigen Punkt, bI und I1 der Leitungsstrom und der mikroskopische (molekulare) Strom.
Wenn das Feld in einer Umgebung aus beliebigen Materialien wirkt, sollten die für diese Strukturen charakteristischen mikroskopischen Ströme berücksichtigt werden.
Diese Berechnungen gelten auch für das Feld, das im Solenoid oder in einem anderen Medium mit endlicher magnetischer Permeabilität erzeugt wird.
Als Referenz
Im vollständigsten und umfassendsten System zur Messung von GHS wird die Magnetfeldstärke in Oersteds (E) dargestellt. In einem anderen vorhandenen System (SI) wird es in Ampere pro Meter (A / Meter) ausgedrückt. Heute wird Oersted schrittweise durch eine bequemere Einheit im Betrieb ersetzt - ein Ampere pro Meter.Bei der Übersetzung der Ergebnisse von Messungen oder Berechnungen von SI nach GHS wird das folgende Verhältnis verwendet:
1 e = 1000 / (4 & pgr;) A / m ≤ 79,5775 Ampere / Meter.
Im letzten Teil der Überprüfung stellen wir fest, dass unabhängig vom Wortlaut des Gesetzes der vollen Ströme sein Wesen unverändert bleibt. In seinen eigenen Worten kann dies wie folgt dargestellt werden: Es drückt die Beziehung zwischen den Strömen, die einen bestimmten Stromkreis durchdringen, und den in der Substanz erzeugten Magnetfeldern aus.
Schließlich empfehlen wir, ein nützliches Video zum Thema des Artikels anzusehen:
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