Законът на общия ток с прости думи
Една позната тема, наречена Електротехника, съдържа в програмата си редица основни закони, определящи принципите на физическото взаимодействие за магнитно поле. Те разширяват ефекта си върху различни елементи на електрически устройства, както и техните структури и среди. Физиката на процесите, протичащи в тях, се отнася до такива основни понятия като токове на електричество и полета. Законът на общия ток установява връзката между движението на електрическите заряди и създаденото от него магнитно поле (по-точно неговата интензивност). Съвременната наука твърди, че нейното приложение се простира в почти всички среди.
Същността на закона
Разгледаният закон, приложим в магнитните вериги, определя следната количествена връзка между съставните му компоненти. Циркулацията на вектора на магнитното поле в затворен контур е пропорционална на сумата от токовете, проникващи в него. За да разберете физическия смисъл на закона за общия ток, ще трябва да се запознаете с графичното представяне на описаните от него процеси.
От фигурата може да се види, че около два проводника с токове I1 и I2, протичащи през тях, се образува поле, ограничено от веригата L. Въвежда се като мислено представена затворена фигура, чиято равнина е пронизана от проводници с движещи се заряди. С прости думи този закон може да се изрази по следния начин. При наличието на няколко потока електричество през въображаемата въображаема повърхност, покрита от контура L, в него се образува магнитно поле с предварително определено разпределение на интензитета.
За положителната посока на вектора в съответствие със закона за контура на магнитната верига се избира по посока на часовниковата стрелка. То също може да се представи.
Подобно определение на вихровото поле, създадено от токовете, предполага, че посоката на всеки от теченията може да бъде произволна.
За справка! Въведената структура на полето и апарата, който го описва, трябва да се разграничават от циркулацията на електростатичния вектор "Е", която винаги е равна на нула, заобикаляйки веригата. В резултат на това такова поле се отнася до потенциални структури. Циркулацията на вектора "В" на магнитното поле никога не е нула. Ето защо той се нарича „вихър“.
Основни понятия
В съответствие с разглеждания закон се използва следният опростен подход за изчисляване на магнитни полета. Общият ток е представен като сума от няколко компонента, протичащи през повърхност, покрита от затворена верига L. Теоретичните изчисления могат да бъдат представени, както следва:
- Общият електрически ток, преминаващ през вериги Σ I, е векторната сума на I1 и I2.
- В този пример, за да го определите, използвайте формулата:
ΣI = I1 - I2 (минус преди втория член означава, че посоките на токовете са противоположни). - Те от своя страна се определят според закона, известен в електротехниката (правило) свределче.
Магнитното поле по контура се изчислява въз основа на изчисленията, получени чрез специални техники. За да го намерите, е необходимо да се интегрира този параметър над L, използвайки уравнението на Максуел, представено в една от формите.Може да се прилага в различна форма, но това ще усложни донякъде изчисленията.
Опростен интегриран подход
Ако използваме диференциалното представяне, изразяването на закона на общия ток в опростена форма ще бъде много трудно (в този случай в него трябва да бъдат въведени допълнителни компоненти). Към това добавяме, че магнитното вихрово поле, създадено от токовете, движещи се във веригата, се определя в този случай, като се отчита токът на отклонение, който зависи от скоростта на промяна на електрическата индукция.
Следователно на практика в TOE представянето на формули за пълни токове под формата на сумиране на микроскопично малки сегменти от схема с създадени в тях вихрови полета е по-популярно. Този подход включва прилагането на уравнението на Максуел в интегрална форма. Когато се реализира, контурът се разделя на малки сегменти, които се считат за прави в първото приближение (според закона се приема, че магнитното поле е хомогенно). Тази стойност, обозначена като Um за един дискретен участък с дължина ΔL на магнитното поле, действащ във вакуум, се определя както следва:
Um = HL * ΔL
Общото напрежение по целия контур L, представено накратко в интегрална форма, се намира по следната формула:
UL = Σ HL * ΔL.
Законът на общия ток за вакуум
В окончателния си вид, съставен съгласно всички правила за интеграция, законът на общия ток изглежда така. Циркулацията на вектора "В" в затворен контур може да бъде представена като произведение на магнитната константа m в количеството на токовете:
Интегралът на B над dL = интегралът на Bl над dL = m Σ Във
където n е общият брой на проводниците с многопосочни токове, обхванати от мислено представена верига L с произволна форма.
Всеки ток се взема предвид в тази формула толкова пъти, колкото е напълно обхванат от тази схема.
Крайната форма на получените изчисления за закона на общия ток е силно повлияна от средата, в която действа индуцираната електромагнитна сила (поле).
Влияние върху околната среда
Разгледаните отношения за закона на токовете и полетата, действащи не във вакуум, а в магнитна среда, приемат малко по-различна форма. В този случай, в допълнение към основните компоненти на тока, се въвежда понятието за микроскопични токове, възникващи в магнит, например, или във всеки подобен на него материал.
Необходимото отношение се извлича изцяло от теоремата за векторната циркулация на магнитната индукция В. Най-просто казано, тя се изразява в следната форма. Общата стойност на вектора B, когато е интегрирана в избраната схема, е равна на сумата от макротоковете, обхванати от нея, умножена по коефициента на магнитната константа.
В резултат формулата за "B" в дадено вещество се определя от израза:
Интегралът на B над dL = интегралът на Bl над dL = m(аз+аз1)
където: dL е дискретен елемент на веригата по протежение на неговия байпас, Bl е компонентът по посока на допирателната в произволна точка, bI и I1 са ток на проводимост и микроскопичен (молекулен) ток.
Ако полето действа в среда, състояща се от произволни материали, трябва да се вземат предвид микроскопичните токове, характерни за тези структури.
Тези изчисления са валидни и за полето, създадено в соленоида или във всяка друга среда с ограничена магнитна проницаемост.
За справка
В най-пълната и изчерпателна система от измервания на GHS силата на магнитното поле е представена в Oersteds (E). В друга съществуваща система (SI), тя се изразява в ампери на метър (A / метър). Днес oersted постепенно се заменя с по-удобна единица в експлоатация - ампер на метър.При превеждане на резултатите от измервания или изчисления от SI в GHS се използва следното съотношение:
1 e = 1000 / (4π) A / m ≈ 79.5775 ампера / метър.
В заключителната част на рецензията отбелязваме, че без значение каква е формулировката на закона за пълните токове, същността му остава непроменена. По неговите думи това може да бъде представено по следния начин: изразява връзката между токовете, които проникват в тази верига, и магнитните полета, създадени в веществото.
И накрая, препоръчваме да гледате полезно видео по темата на статията:
Свързани материали:
Зареждане...
