Zákon celkového prúdu v jednoduchých slovách
Známy predmet s názvom Elektrotechnika obsahuje vo svojom programe súbor základných zákonov, ktoré definujú princípy fyzikálnej interakcie pre magnetické pole. Svoje pôsobenie rozširujú na rôzne prvky elektrických zariadení, ako aj na ich štruktúry a prostredie. Fyzika procesov, ktoré sa v nich vyskytujú, sa týka takých základných pojmov, ako sú prúdy elektriny a polia. Zákon celkového prúdu stanovuje vzťah medzi pohybom elektrických nábojov a ním vytvoreným magnetickým poľom (presnejšie jeho intenzitou). Moderná veda tvrdí, že jej aplikácia sa týka takmer všetkých prostredí.
Podstata zákona
Uvažované právo uplatniteľné v magnetických obvodoch určuje nasledujúci kvantitatívny vzťah medzi jeho podstatnými zložkami. Cirkulácia vektora magnetického poľa v uzavretej slučke je úmerná súčtu prúdov, ktoré ho prenikajú. Aby ste pochopili fyzikálny význam zákona totálneho prúdu, musíte sa oboznámiť s grafickým znázornením ním opísaných procesov.
Z obrázku je zrejmé, že okolo dvoch vodičov, ktoré nimi pretekajú prúdy I1 a I2, je vytvorené pole obmedzené obvodom L. Je predstavené ako mentálne predstavený uzavretý obrázok, ktorého rovina je prepichnutá vodičmi pohyblivými nábojmi. Jednoducho povedané, tento zákon možno vyjadriť takto. V prítomnosti niekoľkých prúdov elektriny imaginárnym imaginárnym povrchom pokrytým obvodom L sa v nej vytvára magnetické pole s daným rozdelením napätia.
Pre pozitívny smer vektora sa podľa zákona zvolí obrys magnetického obvodu v smere hodinových ručičiek. Je to tiež predstaviteľné.
Takáto definícia vírivého poľa vytvoreného prúdmi naznačuje, že smer každého z prúdov môže byť ľubovoľný.
Pre informáciu! Zavedená štruktúra poľa a zariadenie, ktoré ich opisuje, by sa malo odlíšiť od cirkulácie elektrostatického vektora „E“, ktorý sa vždy rovná nule obchádzajúcej obvod. V dôsledku toho sa také pole týka potenciálnych štruktúr. Cirkulácia vektora „B“ magnetického poľa nie je nikdy nula. Preto sa nazýva „vír“.
Základné pojmy
V súlade s posudzovaným zákonom sa na výpočet magnetických polí používa nasledujúci zjednodušený prístup. Celkový prúd je vyjadrený ako súčet niekoľkých zložiek pretekajúcich povrchom pokrytým uzavretým obvodom L. Teoretické výpočty môžu byť vyjadrené takto:
- Celkový elektrický prúd pretekajúci obvodmi Σ I je súčet vektorov I1 a I2.
- Na určenie v tomto príklade použite vzorec:
ΣI = I1 - I2 (mínus pred druhým obdobím znamená, že súčasné smery sú opačné). - Určujú sa podľa zákona známeho v elektrotechnike (pravidlo) nebožiec.
Magnetické pole pozdĺž obrysu sa vypočíta na základe výpočtov získaných pomocou špeciálnych techník. Na jeho nájdenie je potrebné integrovať tento parameter do L pomocou Maxwellovej rovnice prezentovanej v jednej z foriem.Môže byť použitá v diferenciálnej forme, ale to trochu komplikuje výpočty.
Zjednodušený integrovaný prístup
Ak použijeme diferenciálne zastúpenie, bude veľmi ťažké vyjadriť zákon o celkovom prúde v zjednodušenej forme (v tomto prípade sa do neho musia vložiť ďalšie komponenty). K tomu pridávame, že magnetické vírivé pole tvorené prúdmi pohybujúcimi sa v obvode je v tomto prípade určené so zreteľom na predpätý prúd, ktorý závisí od rýchlosti zmeny elektrickej indukcie.
V praxi je preto v TOE populárnejšia prezentácia vzorcov pre plné prúdy vo forme súčtu mikroskopicky malých segmentov obvodu s vírivými poľami. Tento prístup zahŕňa aplikáciu Maxwellovej rovnice v integrálnej forme. Ak je implementovaný, kontúra je rozdelená na malé segmenty, ktoré sa pri prvej aproximácii považujú za priame (podľa zákona sa predpokladá, že magnetické pole je homogénne). Táto hodnota, označená ako Um, pre jednu diskrétnu časť dĺžky ΔL magnetického poľa pôsobiaceho vo vákuu, je definovaná takto:
Um = HL * AL
Celkové napätie pozdĺž celého obrysu L, stručne predstaveného v integrálnej podobe, sa zistí podľa tohto vzorca:
UL = Σ HL * ΔL.
Zákon celkového prúdu pre vákuum
Vo svojej konečnej podobe, ktorá je zostavená podľa všetkých pravidiel integrácie, vyzerá zákon celkovej aktu takto. Cirkulácia vektora "B" v uzavretej slučke môže byť vyjadrená ako produkt magnetickej konštanty m vo výške prúdov:
Integrál B nad dL = integrál Bl nad dL = m Σ In
kde n je celkový počet vodičov s viacsmerovými prúdmi pokrytých mentálne predstaveným obvodom L ľubovoľného tvaru.
V tomto vzorci je každý prúd braný do úvahy toľkokrát, koľkokrát je tento obvod úplne pokrytý.
Konečná podoba získaných výpočtov pre zákon celkového prúdu je do značnej miery ovplyvnená médiom, v ktorom pôsobí indukovaná elektromagnetická sila (pole).
Vplyv na životné prostredie
Uvažované vzťahy pre zákon prúdov a polí, ktoré pôsobia nie vo vákuu, ale v magnetickom médiu, majú trochu inú formu. V tomto prípade sa okrem hlavných prúdových komponentov zavádza napríklad pojem mikroskopických prúdov vznikajúcich v magnetu alebo v akomkoľvek podobnom materiáli.
Potrebný vzťah je úplne odvodený z vety o vektorovej cirkulácii magnetickej indukcie B. Jednoducho povedané, je vyjadrený v nasledujúcej forme. Celková hodnota vektora B, keď je integrovaná vo vybranom obvode, sa rovná súčtu makroprúdu, ktorý pokrýva, vynásobenému koeficientom magnetickej konštanty.
Výsledkom je, že vzorec pre „B“ v látke je určený výrazom:
Integrál B nad dL = integrál Bl nad dL = m(ja+ja1)
kde: dL je diskrétny prvok obvodu pozdĺž jeho obtoku, Bl je zložka v smere dotyčnice v ľubovoľnom bode, bI a I1 sú vodivý prúd a mikroskopický (molekulárny) prúd.
Ak pole pôsobí v prostredí pozostávajúcom z ľubovoľných materiálov, mali by sa zohľadniť mikroskopické prúdy charakteristické pre tieto štruktúry.
Tieto výpočty platia aj pre pole vytvorené v solenoide alebo v akomkoľvek inom médiu s konečnou magnetickou permeabilitou.
Pre informáciu
V najkompletnejšom a najkomplexnejšom systéme merania GHS je intenzita magnetického poľa zastúpená v Oerstedoch (E). V inom existujúcom systéme (SI) je vyjadrený v ampéroch na meter (A / meter). Dnes sa oersted postupne nahrádza praktickejšou jednotkou v prevádzke - ampér na meter.Pri preklade výsledkov meraní alebo výpočtov zo SI na GHS sa používa tento pomer:
1 E = 1 000 / (4π) A / m = 79,5775 Ampér / meter.
V záverečnej časti prehľadu uvádzame, že bez ohľadu na to, ako sa používa znenie zákona o úplných prúdoch, jeho podstata zostáva nezmenená. Podľa jeho vlastných slov to možno vyjadriť nasledovne: vyjadruje vzťah medzi prúdmi, ktoré prenikajú týmto obvodom, a magnetickými poľami vytvorenými v látke.
Nakoniec vám odporúčame pozerať si užitočné video na tému článku:
Súvisiace materiály:
Načítava sa ...
