Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!
Známý mnoha předmětům s názvem "Elektrotechnika" obsahuje ve svém programu řadu základních zákonů, které určují principy fyzikální interakce pro magnetické pole. Rozšiřují své působení na různé prvky elektrických zařízení, jakož i na struktury a prostředí, která jsou jejich součástí. Fyzika procesů, které se v nich vyskytují, se týká takových základních pojmů, jako je tok elektřiny a pole. Zákon celkového proudu určuje vztah mezi pohybem elektrických nábojů a jím vytvořeným magnetickým polem (přesněji jeho intenzitou). Moderní věda prohlašuje, že jeho použití sahá téměř ke všem prostředím.
Podstata zákona
Posuzovaný zákon, použitelný v magnetických obvodech, určuje následující kvantitativní vztah mezi jeho složkami. Cirkulace vektoru magnetického pole podél uzavřené smyčky je úměrná součtu proudů, které jím pronikají. K pochopení fyzického významu zákona celkového proudu - musíte se seznámit s grafickým znázorněním jím popsaných procesů.
Z obrázku je vidět, že kolem dvou vodičů s proudy Il a I2, které jimi protékají, tvoří pole ohraničené konturou L. Zavádí se jako mentálně znázorněný uzavřený obrázek, jehož rovina proniká vodiči s pohyblivými náboji. Jednoduše řečeno, tento zákon může být vyjádřen následovně. Pokud existuje několik proudů elektřiny přes mentálně představitelný povrch pokrytý obvodem L, vytvoří se magnetické pole s daným rozložením intenzity v rámci jeho mezí.
Pro kladný směr pohybu vektoru podle zákona pro obrys magnetického obvodu se zvolí pohyb ve směru hodinových ručiček. Je také mentálně představený.
Tato definice vířivého pole vytvořeného proudy naznačuje, že směr každého z proudů může být libovolný.
Pro informaci! Struktura vstupního pole a zařízení, které jej popisuje, by měly být odlišeny od cirkulace elektrostatického vektoru "E", který je při chůzi po obvodu vždy nulový. V důsledku toho se toto pole týká potenciálních struktur. Cirkulace vektoru "B" magnetického pole není nikdy nulová. Proto se nazývá "vír".
Základní pojmy
V souladu s daným zákonem se pro výpočet magnetických polí používá následující zjednodušený přístup. Celkový proud je vyjádřen jako součet několika složek, které protékají povrchem pokrytým uzavřeným okruhem L. Teoretické výpočty mohou být znázorněny následovně:
- Celkový elektrický tok pronikající do chovatelských stanic Σ I je vektorový součet I1 a I2.
- V tomto příkladu je k určení vzorce použit vzorec:
ΣI = I1- I2 (mínus před druhým výrazem znamená, že směry proudů jsou opačné). - Ty jsou zase určeny zákonem gimletu (pravidlem) známým v elektrotechnice.
Intenzita magnetického pole podél kontury se vypočítá na základě získaných výpočtů speciálními metodami. Abychom to zjistili, je nutné tento parametr integrovat do L pomocí Maxwellovy rovnice prezentované v jedné z forem, která může být aplikována v diferenciální podobě, ale to poněkud komplikuje výpočty.
Zjednodušený integrální přístup
Pokud použijeme diferenciální reprezentaci, bude velmi obtížné vyjádřit zákon celkového proudu ve zjednodušené formě (v tomto případě je nutné do něj vložit další komponenty). K tomu se přidává, že magnetické vírové pole vytvořené proudy pohybujícími se v obrysu je v tomto případě určováno s přihlédnutím k předpětí v závislosti na rychlosti změny elektrické indukce.
Proto je v praxi v TOE více populární reprezentace vzorců pro celkové proudy ve formě součtu mikroskopicky malých konturových úseků s vortexovými poli vytvořenými v nich. Tento přístup zahrnuje aplikaci Maxwellovy rovnice v integrální formě. Při jeho realizaci je kontura rozdělena na malé segmenty, které jsou v první aproximaci považovány za přímočaré (podle zákona se předpokládá, že magnetické pole je jednotné). Tato hodnota, označená jako Um pro jeden diskrétní segment s délkou ΔL magnetického pole působícího ve vakuu, je definována jako:
Um = HL * AL
Celková intenzita podél celého obrysu L, stručně vyjádřená v integrálním tvaru, je dána následujícím vzorcem: \ t
UL = L HL * ΔL.
Celkový současný zákon pro vakuum
Ve své konečné podobě, která je navržena podle všech pravidel integrace, takto vypadá zákon celkového proudu. Cirkulace vektoru "B" v uzavřené smyčce může být reprezentována jako součin magnetické konstanty m a součtu proudů:
Integrál od B přes dL = integrál Bl přes dL = m Σ In
kde n je celkový počet vodičů s vícesměrnými proudy pokrytými mentálně reprezentovaným obrysem L libovolného tvaru.
Každý proud je v tomto vzorci zohledněn tolikrát, kolikrát je plně pokryt tímto obvodem.
Konečná podoba získaných výpočtů pro zákon celkového proudu je do značné míry ovlivněna prostředím, ve kterém působí indukovaná elektromagnetická síla (pole).
Dopad na životní prostředí
Vztahy k zákonům proudů a polí, které nepůsobí ve vakuu, ale na magnetickém médiu, nabývají poněkud jiné podoby. V tomto případě se kromě hlavních proudových složek zavádí například koncept mikroskopických proudů, které vznikají například v magnetu nebo v podobném materiálu.
Potřebný poměr v plné formě je odvozen od věty o vektorovém oběhu magnetické indukce B. V jednoduchém jazyce je vyjádřen v následující formě. Celková hodnota vektoru B při integraci přes zvolený obrys je rovna součtu makro-proudů, na které se vztahuje, násobených faktorem magnetické konstanty.
Výsledkem je, že vzorec pro "B" v látce je určen výrazem:
Integrál od B přes dL = integrál Bl přes dL = m ( I + I 1)
kde: dL je diskrétní prvek obrysu vedený podél jeho obtoku, Bl je složka ve směru tečny v libovolném bodě, b1 a I1 jsou proud vodivosti a mikroskopický (molekulární) proud.
Pokud pole působí v prostředí sestávajícím z libovolných materiálů, je třeba vzít v úvahu mikroskopické proudy charakteristické pro tyto struktury.
Tyto výpočty platí také pro pole vytvořené v elektromagnetu nebo v jiném médiu s konečnou magnetickou permeabilitou.
Pro informaci
V nejúplnějším a nejobsáhlejším měřicím systému GHS je síla magnetického pole reprezentována v oerstedech (E). V jiném operačním systému (SI) je vyjádřen v ampérech na metr (A / metr). Dnes je Oersted postupně nahrazován výhodnější jednotkou v provozu - ampér na metr. Při převodu výsledků měření nebo výpočtů ze SI do GHS se používá následující vztah:
1 E = 1000 / (4π) A / m ≈ 79, 5775 Ampér / metr.
V závěrečné části přehledu konstatujeme, že bez ohledu na to, jakou formulaci zákona celkových proudů používáme, zůstává jeho podstata nezměněna. Podle vlastních slov to lze vyjádřit takto: vyjadřuje vztah mezi proudy pronikajícími daným obvodem a magnetickými poli vytvořenými v látce.
Nakonec doporučujeme sledovat užitečné video k tématu článku:
Materiály k tématu:
- Co je elektrické pole
- Odpor vodiče proti teplotě
- Největší objevy Nikola Tesly