電流が流れると、導電体の周囲に磁場が発生します。磁場の強さは電流の流れに比例します。これは、導体を流れる電流が流れるまでそのままであり、電流の流れが止まると磁場は消えます。電流の流れの方向は、フィールド内の磁力線の磁束の方向を決定します。磁気コンパスを使用して、磁場の方向を推定できます。
互いに平行に走る 2 つの通電導体の磁場内の磁力線間に相互作用があります。
電流の流れが反対方向に流れる場合、電流が流れる導体間の磁束線は同じ方向になります。磁束圧縮を軽減しようとして、この磁束線の集中により、導体間に反発力が生じます。
電流の流れが同じ方向にある場合、フラックス ラインが結合して両方の導体を取り囲みます。磁束線の張力を下げようとして、これにより磁束線が引き伸ばされ、2 つの導体間に引力が発生します。
高流量電流システムでは、電流が流れる導体が互いに平行に配置されている場合、導体は通常、引力または反発の強さを管理するために適切に固定または取り付けられます。これは、短絡が発生した場合に導体への過度の損傷を避けるために行われます。
ビオ・サバールの法則
電流とそれが生成する磁場との関係の研究は、ビオ・サバールの法則によって与えられます。
ビオ・サバールの法則によれば、特定のポイントでの小さな電流要素によって形成される磁場は、
- 現在の要素の長さ
- 流れる電流
- 電流の方向と、指定された点を結ぶ線との間の角度の正弦値
- 現在の要素
そして、その点の距離の 2 乗に反比例します。
形成される磁場の方向は、dl クロス r の方向と同じです。
右手の法則は、磁場の方向を把握するためにも使用できます。
たとえば、電流 I を運ぶ有限の導体 XY があるとします。
ここで、導体の微小要素 (dl) による磁場 dB は、そこから r の距離にある点 P で決定されます。
dl と位置ベクトル (r) の間の角度が θ であると仮定すると、ビオ・サバールの法則によれば、磁場の大きさ dB は電流 (I)、要素の長さに比例します。
|dl|距離 (r) の 2 乗に反比例します。
また、その方向は、dl と r を含む平面に対して垂直です。
したがって、ビオ・サバールの法則は次のように記述できます。
|dB|=(μ0/4π)(IdlsinΘ/r2)———–(1)
これで、
μ0 は自由空間の透磁率で、4π × 10-7TmA-1 に等しい。
電流が流れる 2 つの並列導体間の力
現在、電流が流れる導体によって引き起こされる磁場が存在することがわかっています。また、ビオ・サバールの法則によって説明されるように、それらの間の関係もわかっています。
通常の電流は巨大な磁場を作り出し、通常の電流に大きな力を及ぼします。
その結果、通電ワイヤ間に強力な力が発生する可能性があります。
一方、ワイヤ間の力は、アンペアを決定するとは予想されない場合があります。
この力は、大電流を妨害しようとしたときに大規模なサーキット ブレーカーが故障する原因にもなります。
上記の情報を念頭に置いて、距離 r だけ離れた 2 本の長い直線で平行なワイヤ間の力を計算できます。
2 本の電流が流れるワイヤと、これらによって作成される磁場、およびそれらが互いに及ぼす結果として生じる力を考えてみましょう。
ワイヤー 1 によって生成されるフィールドと、それがワイヤー 2 に及ぼす力を調べてみましょう (力 F2 と呼びます)。
距離 r での I1 によるフィールドは、
B 1 =μ 0 私 1 /2πr
この電界はワイヤ 2 に沿って一様で、ワイヤ 2 に垂直であるため、ワイヤ 2 にかかる力 F2 は次の式で与えられます。
F=IlBsinθ
sinθ=1で
は 2 =私 2 1B 1
ワイヤーにかかる力は、ニュートンの第 3 法則に従って強さが等しいため、F2 の強さを表すために単に F と書きます。 (F1 =F2 であることに注意してください。) ワイヤが非常に長いため、F/l、または力/単位長さを考えるのは簡単です。 B1 の式を前の式に代入し、項を並べ替えると、次の結果が得られます。
F/l =μ 0 私 1 私 2 /2πr
F/l は、r によって分離された並列電流 I1 と I2 の間の単位長さあたりの力を表します。電流が片側に向かって流れている場合、力は引き寄せられます。それらが異なる方向にある場合、力は反発します。電気アークとプラズマで発生するピンチ効果は、これによって引き起こされます。
電流がワイヤを流れるかどうかに関係なく、力は存在します。電流が平行に移動する電気アーク内の小さなチューブに電流を押し込む引力が存在します。
アンペアの定義
以下は、長さ l のセグメントに電流を運ぶ 2 つの平行ワイヤ間の力です。 :-
F =μ 0 私 1 私 2 1/2πr
したがって、導体の力/単位長さは、
F/l =μ 0 私 1 私 2 /2πr
I1=I2 =1A 、r =1 m の場合、
F/l =μ0/2π 1*1/1 =4 π * 10-7 / 2π =2*10-7 Nm-1
上記の派生条件は、Ampere の次の定義を形成します
アンペアは、空気中または真空中に 1 メートル離れて配置された無視できる断面積の 2 つの平行な無限に長い直線導体を流れるときに、導体の単位長さあたり 2 *10-7 ニュートンの力を受ける定電流として定義されます。
結論
電流を運ぶ 2 つの平行な導体間の力は、アンペアによって決まります。電流が同じ方向に流れると、磁場が分極され、ワイヤーが引き寄せられます。相対的な長さの収縮により、電流が反対方向に流れる場合、電子は他のワイヤの電子密度が増加します。したがって、ワイヤーは互いに反発します。
- 基準点とはどういう意味ですか?
電位がゼロとみなせる点を基準点といいます。 Q の電場内の 2 番目の電荷 q が r1 の点 A から r2 の点 B に移動するときの 2 つの電荷のシステム。 2 電荷系のポテンシャル エネルギーは、U=kQq (1/r2 – 1/r1)
初期距離 r1=を基準点と考えると、位置エネルギー U =kQq (1/r2) が得られます。
- 電位エネルギーの単位は?
電位エネルギーの SI 単位はエネルギーの単位と同じで、ジュール (J) です。
もう 1 つの測定単位は電子ボルト (eV) です。
1ev =1.6 x 10-19 ジュール。
- 電位の意味、または電位と電位エネルギーの違いは何ですか?
電位エネルギーは、静電力場に対して電荷をある点から別の点に移動させるために行われる仕事の量として定義されます。
電位は、静電界に対して単位正電荷をある点から別の点に移動させるために行われる仕事に相当する、電位エネルギーの観点から定義できます。したがって、電位は単位電荷あたりの電位エネルギーに等しくなります。
したがって、 電位 (V) =電位エネルギー (U) / 電荷 (q)
この式は、電位と電位エネルギーの関係を示します。
- 電位の SI 単位は何ですか?
電位 (V) =電位エネルギー (U) / 電荷 (q)
電位エネルギー (U) の SI 単位はジュール (J)、電荷 (q) =クーロン (C)
したがって、電位の SI 単位は Joule/C または Volt です。
- N 電荷系のポテンシャル エネルギーはどのように計算されますか?
別の電荷 q1 が存在する状態で、無限遠 (基準点) から点 (位置 r) に移動した電荷 q の場合、ポテンシャル エネルギーは U1 =kq1q/r として与えられます。電荷のシステムの場合、行われた仕事または位置エネルギーは重ね合わせの原理に従います。したがって、総ポテンシャル エネルギーは、系に存在する電荷間のポテンシャル エネルギーの合計として与えられます。
- 静電ポテンシャル エネルギー パスが独立しているのはなぜですか?
静電場は保守的な場です。つまり、静電気力の法則は逆二乗の法則に従うため、静電気力は保存力です。静電場を考慮した位置エネルギーは、静電力に対してなされた仕事として定義されます。それは U =F.dr です。力場は保守的な仕事であるため、閉じたパス上のポテンシャルエネルギーはゼロです。これは、静電ポテンシャルエネルギー/行われた仕事が経路に依存しないことを意味します。初期位置と最終位置のみに依存します。
- 点電荷による静電ポテンシャルの式は?
電位 (V) =電位エネルギー (U) / 電荷 (q)
単位正電荷の場合、V =U =kQ/r.これは、電荷から距離 r にある点電荷 Q による電位の式です。
結論
静電ポテンシャルエネルギーは、静電場に関して考慮されます。完了した単語は、位置エネルギーとして保存されます。この仕事が電界の存在下で荷電粒子を変位させるために行われるとき、それは静電ポテンシャルエネルギーとして保存されます.
電位エネルギーの SI 単位はジュールです。
電位は静電ポテンシャルエネルギーで定義されます。電位は、単位電荷あたりの電位エネルギー、つまり単位電荷を変位させるために行われる仕事として定義されます。電位の SI 単位はジュール/C です。
