Zakon ukupne struje jednostavnim riječima
Predmet poznat mnogim, pod nazivom "Elektrotehnika", sadrži u svom programu niz osnovnih zakona koji definiraju principe fizičke interakcije za magnetsko polje. Oni svoj učinak proširuju na različite elemente električnih uređaja, kao i na njihove strukture i okruženja. Fizika procesa koji se u njima odvijaju odnosi se na osnovne temelje kao što su struje struje i polja. Zakon ukupne struje uspostavlja odnos između gibanja električnih naboja i magnetskog polja koje on stvara (točnije, njegovog intenziteta). Moderna znanost tvrdi da se njegova primjena proširuje na gotovo sva okruženja.
Suština zakona
Zakon koji se razmatra, primjenjiv u magnetskim krugovima, određuje sljedeći kvantitativni odnos između njegovih sastavnih dijelova. Kruženje vektora magnetskog polja u zatvorenoj petlji proporcionalno je zbroju struja koje prodiraju. Da biste razumjeli fizičko značenje zakona ukupne struje, morat ćete se upoznati s grafičkim prikazom opisanih procesa.
Iz slike se vidi da oko dva vodiča sa strujama I1 i I2 koja prolaze kroz njih nastaje polje ograničeno krugom L. Uvodi se kao mentalno zamišljena zatvorena figura, čiju ravninu probijaju vodiči s pomičnim nabojima. Jednostavnim riječima, ovaj se zakon može izraziti na sljedeći način. U prisutnosti nekoliko struja struje kroz zamišljenu imaginarnu površinu prekrivenu krugom L, unutar nje se formira magnetsko polje s zadanom raspodjelom napetosti.
Za pozitivan smjer gibanja vektora u skladu sa zakonom za konturu magnetskog kruga odabire se u smjeru kazaljke na satu. To je i zamislivo.
Takva definicija vrtložnog polja koju stvaraju struje sugerira da smjer svake struje može biti proizvoljan.
Za referencu! Uvedena struktura polja i uređaj koji ga opisuje treba razlikovati od cirkulacije elektrostatičkog vektora „E”, koji je uvijek jednak nuli zaobilazeći krug. Kao rezultat toga, takvo se polje odnosi na potencijalne strukture. Kruženje vektora "B" magnetskog polja nikada nije nula. Zbog toga se naziva "vrtlog".
Osnovni pojmovi
U skladu s razmatranim zakonom, za proračun magnetskih polja koristi se sljedeći pojednostavljeni pristup. Ukupna struja predstavljena je kao zbroj nekoliko komponenti koje teku kroz površinu pokrivenu zatvorenim krugom L. Teoretski proračuni mogu se predstaviti na sljedeći način:
- Ukupna električna struja koja teče kroz krugove Σ I vektorski je zbroj I1 i I2.
- U ovom primjeru odredite je formulu:
ΣI = I1 - I2 (minus prije drugog pojma znači da su pravci struja suprotni). - Oni se, pak, određuju prema zakonu poznatom u elektrotehnici (pravilo) burgija.
Magnetsko polje duž konture izračunava se na temelju izračuna dobivenih posebnim tehnikama. Da bismo ga pronašli, potrebno je integrirati ovaj parametar preko L pomoću Maxwell-ove jednadžbe predstavljene u jednom od oblika.Može se primijeniti u različitom obliku, ali to će donekle komplicirati izračune.
Pojednostavljeni integrirani pristup
Ako koristimo diferencijalno predstavljanje, izražavanje zakona ukupne struje u pojednostavljenom obliku bit će vrlo teško (u ovom slučaju u njega se moraju uvesti dodatne komponente). Tome dodamo da se magnetsko vrtložno polje stvoreno strujama koje se kreću unutar kruga određuje u ovom slučaju uzimajući u obzir struju pristranosti, koja ovisi o brzini promjene električne indukcije.
Stoga je u praksi u TOE-u popularnija prezentacija formula za pune struje u obliku zbroja mikroskopski malih segmenata kruga s vrtložnim poljima koja su stvorena u njima. Ovaj pristup uključuje primjenu Maxwell-ove jednadžbe u integralnom obliku. Kad se provede, kontura se dijeli na male segmente koji se u prvoj aproksimaciji smatraju ravnima (prema zakonu se pretpostavlja da je magnetsko polje jednoliko). Ova vrijednost, označena kao Um za jedan diskretni presjek duljine ΔL magnetskog polja koja djeluje u vakuumu, definira se kako slijedi:
Um = HL * ΔL
Ukupna napetost duž pune konture L, ukratko prikazana u integralnom obliku, nalazi se sljedećom formulom:
UL = Σ HL * ΔL.
Zakon ukupne struje za vakuum
U svom konačnom obliku, sastavljenom prema svim pravilima integracije, zakon totalne struje izgleda ovako. Kruženje vektora "B" u zatvorenoj petlji može se prikazati kao produkt magnetske konstante m u količini struje:
Integral B preko dL = integral Bl preko dL = m Σ U
gdje je n ukupni broj vodiča s višesmjernim strujama pokrivenim mentalno zamišljenim krugom L proizvoljnog oblika.
Svaka struja se u ovoj formuli uzima u obzir onoliko puta koliko je u potpunosti pokrivena ovim krugom.
Na konačni oblik dobivenih izračunavanja zakona ukupne struje uvelike utječe medij u kojem djeluje inducirana elektromagnetska sila (polje).
Utjecaj okoliša
Razmatrani odnosi za zakon struja i polja koja djeluju ne u vakuumu, nego u magnetskom mediju, poprimaju malo drugačiji oblik. U ovom se slučaju, pored glavnih komponenti struje, uvodi pojam mikroskopskih struja koje nastaju, primjerice, u magnetu ili u bilo kojem sličnom materijalu.
Potrebni odnos izvodi se u potpunosti iz teorema o vektorskoj cirkulaciji magnetske indukcije B. Jednostavno rečeno, to se izražava u sljedećem obliku. Ukupna vrijednost vektora B kada je integrirana u odabrani krug jednaka je zbroju makro struja koje pokriva pomnoženo s koeficijentom magnetske konstante.
Kao rezultat, formula za "B" u tvari se određuje izrazom:
Integral B preko dL = integral Bl preko dL = m(ja+ja1)
gdje je: dL diskretni element kruga usmjerenog duž njegovog obilaznica, Bl je komponenta u smjeru tangente u proizvoljnoj točki, bI i I1 su vodljiva struja i mikroskopska (molekularna) struja.
Ako polje djeluje u okruženju koje se sastoji od proizvoljnih materijala, potrebno je uzeti u obzir mikroskopske struje karakteristične za ove strukture.
Ovi izračuni vrijede i za polje stvoreno u solenoidu ili bilo kojem drugom mediju s ograničenom magnetskom propusnošću.
Za referencu
U najpotpunijem i sveobuhvatnijem sustavu mjerenja GHS-a, jakost magnetskog polja predstavljena je u Oerstedsu (E). U drugom postojećem sustavu (SI), izražava se u amperima po metru (A / metar). Danas se oersted postupno zamjenjuje prikladnijom jedinicom u radu - amperom po metru.Pri prevođenju rezultata mjerenja ili izračuna iz SI u GHS koristi se sljedeći omjer:
1 E = 1000 / (4π) A / m ≈ 79,5775 Ampera / metar.
U završnom dijelu pregleda napominjemo da bez obzira na to što se koristi tekst zakona punih struja, njegova suština ostaje nepromijenjena. Prema njegovim riječima, to se može predstaviti na sljedeći način: izražava odnos između struja koje prodire u ovaj krug i magnetskih polja stvorenih u tvari.
Za kraj, preporučujemo vam pogledati koristan video o temi članka:
Srodni materijali:
Učitavanje ...
