La legge della corrente totale in parole semplici
Una materia familiare chiamata Ingegneria Elettrica contiene nel suo programma una serie di leggi fondamentali che definiscono i principi di interazione fisica per un campo magnetico. Estendono il loro effetto a vari elementi di dispositivi elettrici, nonché alle loro strutture e ambienti. La fisica dei processi che si verificano in essi riguarda concetti di base come correnti di elettricità e campi. La legge della corrente totale stabilisce la relazione tra il movimento delle cariche elettriche e il campo magnetico da essa creato (più precisamente, la sua intensità). La scienza moderna afferma che la sua applicazione si estende a quasi tutti gli ambienti.
L'essenza della legge
La legge considerata applicabile nei circuiti magnetici determina la seguente relazione quantitativa tra i suoi componenti costitutivi. La circolazione del vettore del campo magnetico in un circuito chiuso è proporzionale alla somma delle correnti che lo penetrano. Per comprendere il significato fisico della legge della corrente totale, dovrai familiarizzare con la rappresentazione grafica dei processi da lui descritti.
Dalla figura si può vedere che circa due conduttori con correnti I1 e I2 che fluiscono attraverso di essi, si forma un campo, limitato dal circuito L. Viene introdotto come una figura chiusa mentalmente immaginata, il cui piano è trafitto da conduttori con cariche in movimento. In parole semplici, questa legge può essere espressa come segue. In presenza di numerosi flussi di elettricità attraverso l'immaginaria superficie immaginaria coperta dal circuito L, al suo interno si forma un campo magnetico con una determinata distribuzione di tensione.
Per la direzione positiva del vettore secondo la legge per il contorno del circuito magnetico è selezionato in senso orario. È anche immaginabile.
Una tale definizione del campo parassita creato dalle correnti suggerisce che la direzione di ciascuna delle correnti può essere arbitraria.
Per riferimento! La struttura di campo introdotta e l'apparato che lo descrive dovrebbero essere distinti dalla circolazione del vettore elettrostatico "E", che è sempre uguale a zero bypassando il circuito. Di conseguenza, un tale campo si riferisce a potenziali strutture. La circolazione del vettore "B" del campo magnetico non è mai zero. Ecco perché si chiama un "vortice".
Concetti di base
In conformità con la legge in esame, per calcolare i campi magnetici viene utilizzato il seguente approccio semplificato. La corrente totale è rappresentata come la somma di più componenti che scorrono attraverso una superficie coperta da un circuito chiuso L. I calcoli teorici possono essere rappresentati come segue:
- La corrente elettrica totale che fluisce attraverso i circuiti Σ I è la somma vettoriale di I1 e I2.
- In questo esempio, per determinarlo, utilizzare la formula:
ΣI = I1 - I2 (meno prima del secondo termine significa che le direzioni correnti sono opposte). - A loro volta, sono determinati secondo la legge nota in ingegneria elettrica (regola) succhiello.
Il campo magnetico lungo il contorno viene calcolato sulla base dei calcoli ottenuti con tecniche speciali. Per trovarlo, è necessario integrare questo parametro su L usando l'equazione di Maxwell presentata in una delle forme.Può essere applicato in forma differenziale, ma ciò complicherà in qualche modo i calcoli.
Approccio integrato semplificato
Se utilizziamo la rappresentazione differenziale, esprimere la legge della corrente totale in una forma semplificata sarà molto difficile (in questo caso, devono essere introdotti componenti aggiuntivi in essa). Aggiungiamo a ciò che il campo di vortice magnetico creato dalle correnti che si muovono all'interno del circuito viene determinato in questo caso tenendo conto della corrente di polarizzazione, che dipende dalla velocità di variazione dell'induzione elettrica.
Pertanto, in pratica, in TOE, la presentazione di formule per correnti complete sotto forma di sommatoria di segmenti microscopicamente piccoli di un circuito con campi vorticosi creati in essi è più popolare. Questo approccio prevede l'applicazione dell'equazione di Maxwell in forma integrale. Quando viene implementato, il contorno viene diviso in piccoli segmenti, che sono considerati semplici nella prima approssimazione (secondo la legge si presume che il campo magnetico sia omogeneo). Questo valore, indicato come Um per una sezione discreta di lunghezza ΔL del campo magnetico che agisce nel vuoto, è definito come segue:
Um = HL * ΔL
La tensione totale lungo il contorno completo L, presentata brevemente in forma integrale, si trova nella seguente formula:
UL = Σ HL * ΔL.
La legge della corrente totale per il vuoto
Nella sua forma finale, redatta secondo tutte le regole di integrazione, la legge della corrente totale appare così. La circolazione del vettore "B" in un circuito chiuso può essere rappresentata come il prodotto della costante magnetica m nella quantità di correnti:
L'integrale di B su dL = l'integrale di Bl su dL = m Σ In
dove n è il numero totale di conduttori con correnti multidirezionali coperte da un circuito L mentalmente immaginario di forma arbitraria.
Ogni corrente viene presa in considerazione in questa formula tutte le volte che è completamente coperta da questo circuito.
La forma finale dei calcoli ottenuti per la legge della corrente totale è fortemente influenzata dal mezzo in cui agisce la forza elettromagnetica (campo) indotta.
Impatto ambientale
Le relazioni considerate per la legge delle correnti e dei campi che agiscono non in un vuoto, ma in un mezzo magnetico, assumono una forma leggermente diversa. In questo caso, oltre ai principali componenti attuali, viene introdotto il concetto di correnti microscopiche che sorgono in un magnete, per esempio, o in qualsiasi materiale simile ad esso.
La relazione necessaria deriva interamente dal teorema sulla circolazione vettoriale dell'induzione magnetica B. In termini semplici, è espressa nella seguente forma. Il valore totale del vettore B quando integrato sul circuito selezionato è uguale alla somma delle macro correnti coperte da esso moltiplicata per il coefficiente della costante magnetica.
Di conseguenza, la formula per "B" in una sostanza è determinata dall'espressione:
L'integrale di B su dL = l'integrale di Bl su dL = m(io+io1)
dove: dL è l'elemento discreto del circuito lungo il suo bypass, Bl è il componente nella direzione della tangente in un punto arbitrario, bI e I1 sono la corrente di conduzione e la corrente microscopica (molecolare).
Se il campo agisce in un ambiente costituito da materiali arbitrari, le correnti microscopiche caratteristiche di queste strutture dovrebbero essere prese in considerazione.
Questi calcoli valgono anche per il campo creato nel solenoide o in qualsiasi altro mezzo con permeabilità magnetica finita.
Per riferimento
Nel sistema di misura più completo e completo di GHS, l'intensità del campo magnetico è rappresentata in Oersteds (E). In un altro sistema esistente (SI), è espresso in ampere per metro (A / metro). Oggi, Oersted viene gradualmente sostituito da un'unità più conveniente in funzione: un ampere per metro.Quando si traducono i risultati di misurazioni o calcoli da SI a GHS, viene utilizzato il seguente rapporto:
1 E = 1000 / (4π) A / m ≈ 79,5775 Ampere / metro.
Nella parte finale della recensione, notiamo che, indipendentemente dalla formulazione della legge delle correnti complete, la sua essenza rimane invariata. Con le sue stesse parole, questo può essere rappresentato come segue: esprime la relazione tra le correnti che penetrano in questo circuito e i campi magnetici creati nella sostanza.
Infine, ti consigliamo di guardare un utile video sull'argomento dell'articolo:
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