Теоретические сведения. Закон полного тока является одним из главных законов электромагнетизма

Закон полного тока является одним из главных законов электромагнетизма. Выраженный в наиболее общей форме, он был обобщен Максвеллом в одно из основных уравнений теории электромагнитного поля.

Закон полного тока применяется для расчета магнитных полей постоянного тока, магнитных цепей и имеет такое же значение, как теорема Гаусса для расчета электрических полей.

В общем случае, магнитной цепью называется совокупность тел или областей пространства, в которых сосредоточено магнитное поле.

Магнитные цепи составляют необходимую часть электрических машин, электрических устройств типа трансформаторов, электромагнитов и т. д.

Простейшая магнитная цепь – поле соленоида. В данной работе изучается закон полного тока для токов проводимости в магнитном поле соленоида.

Циркуляцией векторов напряженности магнитного поля вдоль замкнутого контура L называется интеграл вида:

, (1)

где L – контур произвольной формы;

- вектор напряженности магнитного поля, создаваемого токами, охватываемыми контуром L, в точках элемента контура;

d – элемент длины контура L в направлении его обхода. Закон полного тока для токов проводимости формулируется следующим образом: циркуляция напряженности магнитного поля, создаваемого проводниками с токами вдоль любого замкнутого контура, равна алгебраической сумме сил токов, охватываемых этим контуром:

, (2)

где n – число токов, охватываемых контуром L.

Токи считаются положительными, если они образуют правовинтовую систему с выбранным направлением обхода вдоль контура. В противном случае токи считаются отрицательными (рис. 1).

Закон полного тока справедлив для проводников любой формы и любого размера.

Отличие циркуляции напряженности магнитного поля от нуля говорит о том, что магнитное поле является вихревым и силовые линии магнитного поля всегда замкнуты. В этом существенное отличие магнитного поля от электрического.

В электростатическом поле силовые линии всегда разомкнуты: они начинаются и заканчиваются на электрических зарядах. Линии магнитной индукции не имеют ни начала, ни конца, поскольку в природе отсутствуют магнитные заряды, и поэтому магнитного тока также не существует.

Магнитное поле создается проводниками с токами или микротоками, протекающими в сплошных телах, или отдельными движущимися электрическими зарядами.

Если контур не охватывает токов, то циркуляция вектора вдоль такого контура будет равна нулю, однако, это не изменяет вихревого характера магнитного поля.

Для соленоида формула (2) имеет следующий вид:

. (3)

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: