Читать книгу Все науки. №4, 2023. Международный научный журнал - Ибратжон Хатамович Алиев - Страница 7

УДК 621.318.3

Холматов Эркинжон Солиевич

Преподаватель кафедры «Электроники и приборостроения» факультета систем компьютерного проектирования Ферганского Политехнического Института

Ферганский Политехнический Институт, Фергана, Узбекистан

Аннотация. Использование могущественной силы, послушной, простой в обращении, которая применима в самых различных случаях, которая освещает, отапливает, приводит в движение машины в качестве сил мощнейшего притяжения весьма актуальный вопрос, который требует весьма подробного рассмотрение. Разумеется, образом такого исполнения является именно электромагнитная конструкция, физика которой строиться от первоначальных представлений об электромагнетизме. Существует также большое количество явлений подобного рода, каждая из которых требует наличие своего разбора по всем параметрам. Описанию созданного на данный момент алгоритма для таких случаем и посвящена настоящая работа.

Ключевые слова: электромагнит, магнитное поле, вектор магнитное индукции, индуктивность магнитного поля, проводник, напряжённость магнитного поля, соленоид, уравнения Максвелла для электромагнетизма, электромагнитная индукция.

Annotation. The use of a powerful force, obedient, easy to handle, which is applicable in a variety of cases, which illuminates, heats, drives machines as forces of the most powerful attraction is a very topical issue that requires very detailed consideration. Of course, the image of such a performance is precisely the electromagnetic design, the physics of which is built from the initial ideas about electromagnetism. There is also a large number of phenomena of this kind, each of which requires its own analysis in all parameters. This paper is devoted to the description of the algorithm created at the moment for such cases.

Keywords: electromagnet, magnetic field, magnetic induction vector, magnetic field inductance, conductor, magnetic field strength, solenoid, Maxwell equations for electromagnetism, electromagnetic induction.

Изначально стоит отметить, что сама по себе конструкция электромагнита состоит из сердечника и чаще всего металлической проволоки, благодаря хорошей электропроводности. Сама эта конструкция также схожа с элементарным резистором или нагрузкой, функцию коих он также может исполнять, благодаря определяемому сопротивлению согласно закономерности (1).

Если разобрать физику настоящего процесса, получается, что в данном случае заряды начинают своё движение, при условии, что это постоянный ток, влекомые благодаря электрическому полю, который создаётся благодаря разности потенциалов на выходе и входе обмотки электромагнита. И после того, как было определено его сопротивление, а также при условии, что известно протекающее количество заряда (2), можно определить проходящий ток (3), где скорость пролетающий частиц благодаря соответственно небольшой разности потенциалов, в ином бы случае это вызвало слишком сильное увеличение температуры, равняется тепловой скорости (5) для классического вида и в (6) для релятивистской формулировки, вычисляемая через энергию (4).

И уже соответственно после этого можно будет прийти к закономерности определения этой величины разности потенциалов, через полученные данные благодаря (7—10).

Однако, при использовании такой конструкции в дело вступает не только элементарная функция резистора, но и нечто иное. Любой заряд обладает некоторыми параметрами, а именно величиной в Кулонах, а также величиной электрического поля, которое он создаёт вокруг себя. Сам по себе заряд априори не может создавать такую субстанцию, как магнитное поле, доказательство чему будет приведено ниже, но его может порождать электрической поле. В стационарном состоянии заряд также обладает таким свойством, а когда большое количество зарядов в проводнике начинают своё движение, они по определению, как создают, так и являются подвластными этому самому электрическому полю. В результате, вокруг этого самого проводника создаётся вихревое магнитное поле.

Электрическое поле подвластно своему измерению благодаря такому понятию как напряжённость (12), что характеризуется воздействием на поля определённого заряда на некотором расстоянии на зондовый заряд благодаря силе Кулона (11).

Такой же возможностью к вычислению обладает и магнитное поле, для него эта величина называется магнитной индукцией, измеряемая в единицах – Тесла, названные в честь великого и гениальнейшего сербского учёного своего времени Николы Тесла. Поскольку была ранее объяснена причина возникновения магнитного поля, то и её первое определение вычисляется через уравнения Максвелла и их следствия (13—16), подробнее о коих рассмотрено ниже.

Кроме того, если сделать определённые исключения и благодаря свойству действия магнитного поля, в частности, и в статике, то закономерности для них будут подобны законам Кулона (17—18), а также в некоем поле будут следствием условия геометрии поля, что изначально предполагает теорема господина Андре Мари Ампера о циркуляции магнитного поля (19).

Однако, все эти параметры были приведены только для общего вида, но если обращаться к конкретным примерам, то в первую очередь стоит привести определение вектора магнитной индукции прямого провода с известным током и известном расстоянии от него определяется благодаря (20).

При этом важно отметить, что для определения вектора магнитной индукции необходимо определить магнитную проницаемость среды – это и есть параметр, демонстрирующий возможность того или иного материала проводить магнитное поле. Практически тоже самое можно сказать и о таком объекте как соленоид – самом настоящем электромагните, состоящий из спиралевидной проволоки и сердечника, как говорилось выше в самом начале описания.

И здесь, стоит присмотреться уже подробнее, ибо закономерность для определения магнитной индукции для соленоида выглядит следующим образом (21).

В данном случае, большую роль играет количество витков и с одной стороны, можно было бы сделать преобразование в (20), утвердив диаметр для спирали и учитывая все прошлые показатели для магнитной проницаемости, и протекающего тока (22), но эта закономерность будет не верной, поскольку в данном случае, образуется не прямолинейное, а именно вращательное электрическое поле, что создаёт непосредственно внутри соленоида прямое магнитное поле, приводя к верной формуле (21).

Перед продолжением, стоит отметить важный момент – если создаваемое поле является переменным по определению, оно создаёт переменное электрическое поле, которое в свою очередь опять создаёт паразитирующее магнитное поле, но уже противоположно расположенное для первого и сравнительно меньшее по величине. Такое дополнительное магнитное поле уменьшает эффективность первоначального магнитного поля, поэтому носит название паразитирующего, однако и оно создаёт паразитирующее поле для самого себя, а то в свою очередь для себя и т. д. В сумме, любое переменное магнитное поле состоит из большого количества малых молей, в лице своего родя рядов.

А поскольку магнитное поле, в отличие от электрического, всегда просто обязано быть замкнутым, оно замыкается вокруг соленоида, продолжаясь дальше. Именно таким образом и создаётся магнитное поле, которое обладает кроме показателя магнитной индукции, ещё и показателем напряжённости магнитного поля (23).

Но раз существует такая напряжённость и объяснён процесс создания при помощи зарядов магнитного поля, интересно рассмотреть обратный момент воздействия созданного магнитного поля на заряды. Тут стоит указать, что для образования магнитного поля можно воспользоваться также и природными магнитами, с изначально высокой концентрацией внутренних зарядов и их движений, за счёт природы самого сплава, либо при помощи прочих способов изменения формы электромагнита, к примеру, используя катушки Германа Гельмгольца для различных преобразований, а именно для суммарного модуля индукции магнитного поля из закона Био-Савара-Лапласа (24) или (25) для одиночного витка или для n витков (26), для случая что расстояние по оси от катушки до центра равняется половине радиуса (27), для двух катушек (28—29), или круглого соленоида, так называемого вида электромагнита – тороида (30), при том условии, что внутри него магнитное поле полностью отсутствует, а есть оно только внутри округлого проводника, на коем и намотана проволока.

Таким образом, если свободный заряд попадает в магнитное поле, то он попадает под воздействие силы магнитной индукции под действием определённой силы Лоренца (31), под действием которого с учётом создаваемой центробежной силы (32), заряд начинает своё вращение с радиусом (33).

Более того, существует и релятивистская форма записи этой же закономерности (34—35).

Но эти заряды при вращении опять же создают переменное электрическое поле, которое создаёт переменное магнитное поле – паразитирующее, а оно в свою очередь новое электрическое. То есть и в этом случае, ситуация с электромагнитном повторяется, что требует более подробного рассмотрения.