Ο νόμος του ολικού ρεύματος με απλές λέξεις
Ένα γνωστό θέμα που ονομάζεται Ηλεκτρολόγος Μηχανικός περιέχει στο πρόγραμμά του μια σειρά θεμελιωδών νόμων που ορίζουν τις αρχές της φυσικής αλληλεπίδρασης για ένα μαγνητικό πεδίο. Επεκτείνουν την επίδρασή τους σε διάφορα στοιχεία ηλεκτρικών συσκευών, καθώς και στις δομές και το περιβάλλον τους. Η φυσική των διεργασιών που συμβαίνουν σε αυτές αφορά τόσο βασικές έννοιες όπως ρεύματα ηλεκτρικής ενέργειας και πεδία. Ο νόμος του ολικού ρεύματος καθορίζει μια σχέση μεταξύ της κίνησης των ηλεκτρικών φορτίων και του μαγνητικού πεδίου που δημιουργείται από αυτόν (ακριβέστερα, την έντασή του). Η σύγχρονη επιστήμη ισχυρίζεται ότι η εφαρμογή της επεκτείνεται σε σχεδόν όλα τα περιβάλλοντα.
Η ουσία του νόμου
Ο θεωρούμενος νόμος που εφαρμόζεται στα μαγνητικά κυκλώματα καθορίζει την ακόλουθη ποσοτική σχέση μεταξύ των συστατικών του συστατικών. Η κυκλοφορία του διανύσματος μαγνητικού πεδίου σε κλειστό βρόχο είναι ανάλογη με το άθροισμα των ρευμάτων που το διεισδύουν. Για να κατανοήσετε τη φυσική έννοια του νόμου του ολικού ρεύματος, θα πρέπει να εξοικειωθείτε με τη γραφική αναπαράσταση των διαδικασιών που περιγράφει ο ίδιος.
Μπορεί να φανεί από το σχήμα ότι περίπου δύο αγωγοί με ρεύματα Ι1 και Ι2 που ρέουν διαμέσου αυτών, σχηματίζεται ένα πεδίο, που περιορίζεται από το κύκλωμα L. Εισάγεται ως μια διανοητικά κλειστή φιγούρα, το επίπεδο του οποίου διαπερνιέται από αγωγούς με κινούμενα φορτία. Με απλά λόγια, αυτός ο νόμος μπορεί να εκφραστεί ως εξής. Παρουσία πολλών ρευμάτων ηλεκτρικής ενέργειας μέσω της φανταστικής φανταστικής επιφάνειας που καλύπτεται από το κύκλωμα L, σχηματίζεται ένα μαγνητικό πεδίο με μια δεδομένη κατανομή τάσης μέσα σε αυτό.
Για τη θετική κατεύθυνση του διανύσματος σύμφωνα με το νόμο για το περίγραμμα του μαγνητικού κυκλώματος επιλέγεται δεξιόστροφα. Είναι επίσης φανταστικό.
Ένας τέτοιος ορισμός του eddy πεδίου που δημιουργείται από τα ρεύματα υποδηλώνει ότι η κατεύθυνση κάθε ρεύματος μπορεί να είναι αυθαίρετη.
Για αναφορά! Η εισαγόμενη δομή πεδίου και η συσκευή που την περιγράφει θα πρέπει να διακρίνονται από την κυκλοφορία του ηλεκτροστατικού φορέα «Ε», ο οποίος είναι πάντα ίσος με το μηδέν παρακάμπτοντας το κύκλωμα. Ως αποτέλεσμα αυτού, ένα τέτοιο πεδίο αναφέρεται σε πιθανές δομές. Η κυκλοφορία του διανύσματος «Β» του μαγνητικού πεδίου δεν είναι ποτέ μηδενική. Αυτός είναι ο λόγος που ονομάζεται «δίνη».
ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ
Σύμφωνα με τον υπό εξέταση νόμο, χρησιμοποιείται η ακόλουθη απλοποιημένη προσέγγιση για τον υπολογισμό των μαγνητικών πεδίων. Το συνολικό ρεύμα αντιπροσωπεύεται ως το άθροισμα πολλών συστατικών που ρέουν μέσω μιας επιφάνειας που καλύπτεται από ένα κλειστό κύκλωμα L. Οι θεωρητικοί υπολογισμοί μπορούν να αναπαρασταθούν ως εξής:
- Το συνολικό ηλεκτρικό ρεύμα που ρέει μέσω των κυκλωμάτων Σ I είναι το άθροισμα του διανύσματος των I1 και I2.
- Σε αυτό το παράδειγμα, για να το προσδιορίσετε, χρησιμοποιήστε τον τύπο:
ΣI = I1 - I2 (μείον πριν από τον δεύτερο όρο σημαίνει ότι οι κατευθύνσεις των ρευμάτων είναι αντίθετες). - Αυτοί, με τη σειρά τους, καθορίζονται σύμφωνα με τον νόμο που είναι γνωστός στην ηλεκτρολογία (κανόνας) τρυπάνι.
Το μαγνητικό πεδίο κατά μήκος του περιγράμματος υπολογίζεται με βάση τους υπολογισμούς που λαμβάνονται με ειδικές τεχνικές. Για να το βρείτε, είναι απαραίτητο να ενσωματώσετε αυτήν την παράμετρο σε L χρησιμοποιώντας την εξίσωση Maxwell που παρουσιάζεται σε μία από τις φόρμες.Μπορεί να εφαρμοστεί σε διαφορετική μορφή, αλλά αυτό θα περιπλέξει κάπως τους υπολογισμούς.
Απλοποιημένη ολοκληρωμένη προσέγγιση
Εάν χρησιμοποιήσουμε τη διαφορική αναπαράσταση, η έκφραση του νόμου του συνολικού ρεύματος σε απλουστευμένη μορφή θα είναι πολύ δύσκολη (σε αυτήν την περίπτωση, πρέπει να εισαχθούν πρόσθετα στοιχεία). Προσθέτουμε σε αυτό ότι το πεδίο μαγνητικής δίνης που δημιουργείται από τα ρεύματα που κινούνται εντός του κυκλώματος καθορίζεται σε αυτήν την περίπτωση λαμβάνοντας υπόψη το ρεύμα πόλωσης, το οποίο εξαρτάται από το ρυθμό μεταβολής της ηλεκτρικής επαγωγής.
Ως εκ τούτου, στην πράξη, στο TOE, η παρουσίαση των τύπων για τα πλήρη ρεύματα με τη μορφή άθροισης μικροσκοπικών μικρών τμημάτων ενός κυκλώματος με δημιουργημένα πεδία νεφρού είναι πιο δημοφιλής. Αυτή η προσέγγιση περιλαμβάνει την εφαρμογή της εξίσωσης Maxwell σε ολοκληρωμένη μορφή. Κατά την εφαρμογή του, το περίγραμμα χωρίζεται σε μικρά τμήματα, τα οποία θεωρούνται απλά στην πρώτη προσέγγιση (σύμφωνα με το νόμο θεωρείται ότι το μαγνητικό πεδίο είναι ομοιόμορφο). Αυτή η τιμή, που δηλώνεται ως Um για ένα ξεχωριστό τμήμα μήκους ΔL του μαγνητικού πεδίου που λειτουργεί υπό κενό, ορίζεται ως εξής:
Um = HL * ΔL
Η συνολική ένταση κατά μήκος του πλήρους περιγράμματος L, που παρουσιάζεται σύντομα σε ολοκληρωμένη μορφή, βρίσκεται με τον ακόλουθο τύπο:
UL = Σ HL * ΔL.
Ο νόμος του συνολικού ρεύματος για κενό
Στην τελική του μορφή, που καταρτίστηκε σύμφωνα με όλους τους κανόνες ολοκλήρωσης, ο νόμος του ολικού ρεύματος μοιάζει με αυτόν. Η κυκλοφορία του φορέα "Β" σε κλειστό βρόχο μπορεί να αναπαρασταθεί ως το προϊόν της μαγνητικής σταθεράς Μ στο ποσό των ρευμάτων:
Το ακέραιο του B over dL = το ακέραιο του Bl over dL = Μ Σ
όπου n είναι ο συνολικός αριθμός αγωγών με ρεύματα πολλαπλών κατευθύνσεων που καλύπτονται από ένα διανοητικά φανταστικό κύκλωμα L αυθαίρετου σχήματος.
Κάθε ρεύμα λαμβάνεται υπόψη σε αυτόν τον τύπο όσες φορές καλύπτεται πλήρως από αυτό το κύκλωμα.
Η τελική μορφή των ληφθέντων υπολογισμών για το νόμο του συνολικού ρεύματος επηρεάζεται σε μεγάλο βαθμό από το μέσο στο οποίο δρα η επαγόμενη ηλεκτρομαγνητική δύναμη (πεδίο).
Περιβαλλοντική επίπτωση
Οι εξεταζόμενες σχέσεις για το δίκαιο των ρευμάτων και των πεδίων που δρουν όχι σε κενό, αλλά σε μαγνητικό μέσο, έχουν μια ελαφρώς διαφορετική μορφή. Σε αυτήν την περίπτωση, εκτός από τα κύρια συστατικά ρεύματος, εισάγεται η έννοια των μικροσκοπικών ρευμάτων που δημιουργούνται σε έναν μαγνήτη, για παράδειγμα, ή σε οποιοδήποτε υλικό παρόμοιο με αυτόν.
Η απαραίτητη σχέση προέρχεται εξ ολοκλήρου από το θεώρημα σχετικά με την κυκλοφορία του φορέα μαγνητικής επαγωγής Β. Με απλούς όρους, εκφράζεται στην ακόλουθη μορφή. Η συνολική τιμή του διανύσματος Β όταν ενσωματώνεται πάνω στο επιλεγμένο κύκλωμα είναι ίση με το άθροισμα των μακροεντολών που καλύπτονται από αυτό πολλαπλασιασμένο επί τον συντελεστή της μαγνητικής σταθεράς.
Ως αποτέλεσμα, ο τύπος "Β" σε μια ουσία καθορίζεται από την έκφραση:
Το ακέραιο του B over dL = το ακέραιο του Bl over dL = Μ(Εγώ+Εγώ1)
όπου: dL είναι το διακριτό στοιχείο του κυκλώματος που κατευθύνεται κατά μήκος της παράκαμψής του, το Bl είναι το στοιχείο κατά την κατεύθυνση της εφαπτομένης σε ένα αυθαίρετο σημείο, τα bI και I1 είναι το ρεύμα αγωγής και το μικροσκοπικό (μοριακό) ρεύμα.
Εάν το πεδίο ενεργεί σε περιβάλλον που αποτελείται από αυθαίρετα υλικά, πρέπει να λαμβάνονται υπόψη τα μικροσκοπικά ρεύματα που χαρακτηρίζουν αυτές τις δομές.
Αυτοί οι υπολογισμοί ισχύουν επίσης για το πεδίο που δημιουργείται στο πηνίο ή σε οποιοδήποτε άλλο μέσο με πεπερασμένη μαγνητική διαπερατότητα.
Για αναφορά
Στο πιο πλήρες και ολοκληρωμένο σύστημα μετρήσεων του GHS, η ισχύς του μαγνητικού πεδίου αντιπροσωπεύεται στο Oersteds (E). Σε ένα άλλο υπάρχον σύστημα (SI), εκφράζεται σε αμπέρ ανά μέτρο (A / meter). Σήμερα, το oersted αντικαθίσταται σταδιακά από μια πιο βολική μονάδα σε λειτουργία - ένα αμπέρ ανά μέτρο.Κατά τη μετάφραση των αποτελεσμάτων μετρήσεων ή υπολογισμών από SI σε GHS, χρησιμοποιείται η ακόλουθη αναλογία:
1 E = 1000 / (4π) A / m ≈ 79,5775 Ampere / μέτρο.
Στο τελευταίο μέρος της κριτικής, σημειώνουμε ότι ανεξάρτητα από το τι χρησιμοποιείται η διατύπωση του νόμου των πλήρων ρευμάτων, η ουσία του παραμένει αμετάβλητη. Με τα δικά του λόγια, αυτό μπορεί να αναπαρασταθεί ως εξής: εκφράζει τη σχέση μεταξύ των ρευμάτων που διεισδύουν σε ένα δεδομένο κύκλωμα και των μαγνητικών πεδίων που δημιουργούνται στην ουσία.
Τέλος, προτείνουμε να παρακολουθήσετε ένα χρήσιμο βίντεο σχετικά με το θέμα του άρθρου:
Σχετικά υλικά:
Φόρτωση...
