физ вопросы. Магнитное поле. Источники магнитного поля. Вектор магнитной индукции. Силовые линии магнитного поля. Поток вектора магнитной индукции. Теорема Гаусса для вектора
 Скачать 3.06 Mb.
|
|
Эффект Холла При помещении в магнитное поле пластины-проводника или полупроводника под 90° к направлению силовых линий магнитного потока произойдет перемещение электронов по поперечине пластины под действием силы Лоренца. Их направление зависит от того, в какую сторону идет сила тока и силовые линии магнитного потока. Иначе говоря, (ЭХ) эффект Холла – это частный случай действия силы Лоренца, то есть действия магнитного поля на заряженную частицу.  На движущиеся электроны действует сила Лоренца  что смещает их к верхней грани пластинки. В результате на гранях пластинки возникает избыточный заряд: на верхней - отрицательный, на нижней - положительный. Таким образом, вдоль оси ординат начинает действовать электрическое поле напряженностью Еу, которое препятствует перемещению электронов к верхней грани. Равновесие установится тогда, когда электрическая сила уравновесит силу Холловская разность потенциалов  Где l– ширина пластинки. Выразив среднюю скорость упорядоченного движения электронов через силу тока и подставив ее в выражение получим  Таким образом постоянная Холла определяется концентрацией электронов и зарядом носителей тока:  Магнитный момент контура с током в магнитном поле. Поведение контура с током, помещенного в магнитное поле, в случаях:  и  . Механический вращательный момент контура с током в магнитном поле и его связь с магнитным моментом.Магнитный момент контура с током – вектор  , числено равный произведению силы тока в контуре на его площадь  ⟂ плоскости контура и совпадает с направлением положительной нормали контура   На контур произвольной расположенной перпендикулярно  со стороны этого поля действует силы, растягивающие или сжимающие рамку, но перемещения нет. N  Pm⟂ На рамку с током действует пара сил в результате чего она поворачивается Механический момент действующих на контур с током сил в магнитном поле  Под действием пары сил контур с током в магнитном поле приобрел вращательный момент  Где, а- малая сторона, b-большая  Этот вращательный момент стремится повернуть контур, то есть чтобы совпадало по направлению с   PmBsin (  Направление М определяется по правило винта Если  то sina=0, следовательно, нет вращательного момента Работа перемещения проводника и контура с током в магнитном поле. Сила, действующая на контур с током в неоднородном магнитном поле. Поведение контура с током, помещенного в неоднородное магнитное поле Работа по перемещению проводника стоком в магнитном поле На проводник с током в магнитном поле действует сила Ампера, если один участок электронной цепи представляет собой проводник, который не закреплен, то под действием Fa он будет перемещаться.   dx – перемещение под действием силы  элементарная работа совершаемая в магнитном поле   Работа перемещения проводника с током в магнитном поле прямо пропорционально силе тока в проводнике и магнитному потоку пересечённым проводником при движении. Работа по перемещению замкнутого контура c током в магнитном поле  Работа dA по перемещению проводника      Где  – изменение магнитного потока сквозь площадь, ограниченную контуром с током.  Работа магнитного поля по перемещению контура с током прямо пропорциональна силе тока в контуре и изменению магнитного потока через площадь контура. Контур с током в неоднородном поле  Работа по перемещению контура с током в магнитном поле     Сила, действующая на контур со стороны неоднородного магнитного поля прямо пропорционально его магнитному моменту и градиенту индукции. Линии индукции не параллельны и силы, действующие на виток, составляют угол с плоскостью витка. Силы, параллельные витку, растягивают или сжимают его. Силы, перпендикулярные витку, стремятся переместить виток во внешнем поле.  ↑↑ – виток втягивается в область сильного поля ↓↑ – виток выталкивается из области сильного поля Явление электромагнитной индукции. Закон Фарадея и его связь с законом сохранения энергии. Правило Ленца. Количество индуцированного электричества. Вихревые токи Фуко. Скин-эффект. Э  лектромагнитная индукция – явление возникновения тока в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного потока, пронизывающего его.Магнитным потоком через площадь S контура называют скалярную физическую величину, равную произведению модуля вектора магнитной индукции B, площади поверхности S, пронизываемой данным потоком, и косинуса угла α между направлением вектора магнитной индукции и вектора нормали (перпендикуляра к плоскости данной поверхности):   Обозначение – Φ, единица измерения в СИ – вебер (Вб). Магнитный поток в 1 вебер создается однородным магнитным полем с индукцией 1 Тл через поверхность площадью 1 м2, расположенную перпендикулярно вектору магнитной индукции:  Потокосцепление величина числено равная произведению магнитного потока, проходящего через один виток на количество витков в контуре  Измеряется, как и поток в веберах Закон электромагнитной индукции (закон Фарадея): ЭДС индукции в замкнутом контуре равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром  Направление индукционного тока определяется по правилу Ленца: индукционный ток, возбуждаемый в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, всегда направлен так, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, вызывающего индукционный ток. При движении проводника L со скоростью V в постоянном однородном магнитном поле с индукцией B ЭДС равняется:   →     - в общем случае ЭДС индукции  Связь с законом сохранения энергии  За    -const       Вихревые токи (токи Фуко) Индукционный ток, возникающий в массивных сплошных проводниках, помещенных в переменное магнитное поле, является замкнутом в толще проводника и называется вихревым током или током Фуко. Используется для быстрого электромагнитного гашения механических колебаний различных приборов в индукционных печах нежелательные эффекты потеря энергии вихревые токи, возникающие в толще проводника, текут по оси проводника против направления основного движения, на поверхности его в том же направлении Р  езультирующий ток по оси проводника ослабляется, а на его поверхности усиливаются чем больше частота тока, тем меньше толщина поверхностного слоя, в котором течет ток. Ток вытесняется на поверхности это и есть скин эффект. Так как токи высокой частоты практически текут в тонком поверхностном слое то провода для них делаются полыми. Поверхностный слой проводника, по которому текут вихревые токи называются – скин слой. Явление самоиндукции, индуктивность контура. ЭДС самоиндукции. Экстратоки замыкания и размыкания. Индуктивность соленоида. ЭДС индукции, возникающая в самом же контуре, называются ЭДС самоиндукции. Явление ЭДС, возникающее при изменении I в этом же проводнике – самоиндукция. Индуктивностью называется физическая величина числено равная потокосцеплению с собственным магнитным полем контура при токе контуре равном I  Единица индуктивности генри (Гн) 1ГН=1Вб*А=1В*С/А Индуктивность: Не зависит от силы тока и потокосцепления Зависит от размера формы числа витков и магнитных свойств среды    ЭДС самоиндукции прямо пропорционально скорости изменения тока в контуре Индукционный ток направлен так, чтобы своими магнитным поле противодействовать изменению магнитного потока, которым он вызван Индуктивность контура числено равна ЭДС самоиндукции, которая возникает в контуре при единичном изменению силы тока в контуре  Индуктивность бесконечного длинного соленоида N – число витков L – длина соленоида µ – магнитный проницаемость сердечника S – площадь витка    = L=  Т  оки при замыкании и при размыкании цепи, содержащей катушку индуктивностир  азмыкание ключа       При выключении график 1  время релакса те время в течения которого ток убывает в «e» раз Чем больше индуктивность цепи L и чем меньше сопротивление R- тем больше постоянная и тем медленнее изменяется ток в цепи |