Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!
Познати на много теми, наречени "Електротехника", съдържат в своята програма редица фундаментални закони, които определят принципите на физическото взаимодействие за магнитно поле. Те разширяват действието си към различни елементи на електрически уреди, както и към структурите и средите, които са част от тях. Физиката на процесите, протичащи в тях, засяга такива основни понятия като потока на електроенергия и полето. Законът на тоталния ток създава връзка между движението на електрическите заряди и създаденото от него магнитно поле (по-точно неговата интензивност). Съвременната наука твърди, че нейното използване обхваща почти всички среди.
Същността на закона
Разглежданият закон, приложим в магнитните вериги, определя следната количествена връзка между съставните му компоненти. Циркулацията на вектора на магнитното поле по затворен контур е пропорционална на сумата от проникващите токове. За да разберем физическия смисъл на закона на тоталния ток - трябва да се запознаете с графичното представяне на описаните от него процеси.
От фигурата може да се види, че около два проводника с протичащи през тях токове I1 и I2 образуват поле, ограничено от контур L. Въвежда се като психически представена затворена фигура, чиято равнина прониква в проводниците с подвижни заряди. По-просто казано, този закон може да бъде изразен по следния начин. Ако има няколко потока електроенергия през мислено представената повърхност, покрита от L веригата, в неговите граници се формира магнитно поле с дадено разпределение на интензитета.
За положителна посока на движение на вектора в съответствие със закона за контура на магнитната верига се избира да се движи по посока на часовниковата стрелка. Тя също е мислено представена.
Тази дефиниция на вихровото поле, създадена от теченията, предполага, че посоката на всеки от токовете може да бъде произволна.
За справка! Структурата на полето за въвеждане и устройството, което го описва, трябва да се различава от циркулацията на електростатичния вектор "Е", който винаги е нула при ходене около веригата. В резултат на това това поле се отнася до потенциални структури. Циркулацията на вектора "В" на магнитното поле никога не е нула. Затова се нарича "вихър".
Основни понятия
В съответствие с въпросния закон се използва следният опростен подход за изчисляване на магнитните полета. Общият ток е представен като сума от няколко компонента, преминаващи през повърхността, покрита от затворена верига L. Теоретичните изчисления могат да бъдат представени, както следва:
- Общият електрически поток, проникващ в развъдниците ΣI, е векторната сума от I1 и I2.
- В този пример формулата се използва за определянето й:
ΣI = I1-I2 (минус преди втория термин означава, че посоките на теченията са противоположни). - Те, от своя страна, се определят от закона, известен в електротехниката.
На базата на получените изчисления по специални методи се изчислява силата на магнитното поле по контура. За да го открием, е необходимо този параметър да се интегрира над L, използвайки уравнението на Максуел, представено в една от формите, което може да се приложи в диференциална форма, но това ще усложни изчисленията.
Опростен интегрален подход
Ако използваме диференциалното представяне, ще бъде много трудно да се изрази законът на тоталния ток в опростена форма (в този случай е необходимо да се въведат допълнителни компоненти в него). Добавя се към това, че магнитното вихрово поле, създадено от токовете, движещи се в контура, се определя в този случай, като се отчита тока на отклонение в зависимост от скоростта на промяна на електрическата индукция.
Следователно, на практика, в TOE, представянето на формули за тотални токове под формата на сумиране на микроскопски малки контурни участъци с създадените в тях вихрови полета е по-популярно. Този подход включва прилагането на уравнението на Максуел в неразделна форма. При неговото изпълнение контурът се разделя на малки сегменти, които в първото приближение се считат за праволинейни (според закона се приема, че магнитното поле е еднакво). Тази стойност, обозначена като Um за един дискретен сегмент с дължина ΔL на магнитното поле, действащо във вакуум, се определя като:
Um = HL * ΔL
Общата интензивност по целия контур L, представена накратко в интегрална форма, се дава по следната формула:
UL = Σ HL * ΔL.
Общо действащ закон за вакуум
В окончателната си форма, проектирана според всички правила за интеграция, законът на тоталния ток изглежда така. Циркулацията на вектора "В" в затворен контур може да бъде представена като произведение на магнитната константа m и сумата на токовете:
Интеграл от B над dL = интеграл от Bl над dL = m Σ In
където n е общият брой проводници с многопосочни токове, обхванати от ментално представен контур L с произволна форма.
Всеки ток се взема предвид в тази формула толкова пъти, колкото е напълно покрит от тази верига.
Окончателният вид на получените изчисления за закона на тоталния ток е силно повлиян от средата, в която въздейства индуцираната електромагнитна сила (поле).
Въздействие върху околната среда
Отношенията за закона на теченията и полетата, действащи не във вакуум, а в магнитна среда, придобиват малко по-различна форма. В този случай, в допълнение към основните компоненти на тока, се въвежда понятието микроскопични токове, възникващи в магнит, например, или във всеки подобен материал.
Необходимото съотношение в неговата пълна форма е извлечено от теоремата за векторната циркулация на магнитната индукция Б. На прост език тя се изразява в следната форма. Общата стойност на вектора В при интегриране над избрания контур е равна на сумата от покритите от нея макротокове, умножена по магнитния постоянен фактор.
В резултат на това формулата за "B" в веществото се определя от израза:
Интеграл от B над dL = интеграл от Bl над dL = m ( I + I 1)
където: dL е дискретен контурен елемент, насочен по неговия байпас, Bl е компонент в посока на допирателна 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 под внимание микроскопични токове, характерни за тези структури.
Тези изчисления са валидни и за полето, създадено в соленоид или във всяка друга среда с ограничена магнитна проницаемост.
За справка
В най-пълната и всеобхватна система за измерване на GHS магнитното поле е представено в Ерстедс (Е). В друга операционна система (SI) тя се изразява в ампери на метър (A / метър). Днес Oersted постепенно се замества от по-удобно за експлоатация устройство - ампера на метър. Когато се превеждат резултатите от измерванията или изчисленията от SI към GHS, се използва следната връзка:
1 E = 1000 / (4π) A / m ≈ 79.5775 Ампера / метър.
В заключителната част на прегледа отбелязваме, че каквато и формулировка на закона на тоталните токове да се използва, нейната същност остава непроменена. По собствените му думи, това може да бъде представено по следния начин: изразява връзката между проникващите в дадена верига течения и създадените в веществото магнитни полета.
Накрая Ви препоръчваме да гледате полезен видеоклип по темата на статията:
Материали по темата:
- Какво е електрическо поле
- Съпротивление на проводника спрямо температурата
- Най-големите открития на Никола Тесла