|
|
физ вопросы. Магнитное поле. Источники магнитного поля. Вектор магнитной индукции. Силовые линии магнитного поля. Поток вектора магнитной индукции. Теорема Гаусса для вектора
Явление взаимной индукции, коэффициент взаимной индукции двух контуров. Энергия магнитного поля контура с током, плотность энергии магнитного поля. Энергия взаимодействия двух контуров с током.
Если первый контур возбуждает второй контур и ЭДС индукции возникает во втором контуре, то говорят о взаимной индукции
Взаимоиндукция, взаимная индуктивность
Два контура называют индуктивно связанными друг с другом, если ток, текущий по одному из них создает магнитный поток соединённый с другим
Явление возникновения ЭДС в одном контуре при изменении силы тока в соседнем контуре называют взаимной индукцией
Множители М12 и М21 - коэффициенты взаимной индукции или взаимная индуктивность обоих контуров
М12=М21
Теорема взаимности
Рассмотрим два одинаковых контура с токами I1 и I2 направленных одинаково, следовательно контуры притягиваются
Авнеш сил = -Аполя Аполя = IΔФ
Для первого витка
Авнеш сил = -Аполя =-I(Ф1∞-Ф1(1))=IФ1(1)=I1M12I2
Для второго витка
Авнеш сил = -Аполя =-I(Ф2∞-Ф2(1))=IФ2(1)=I2M21I1
I2M21I1 = I1M12I2
M21 = M12
Взаимной индуктивностью двух контуров называется физическая величина числено равная потокосцеплению одно контура при силе тока в другом контуре равном единице
Взаимная индуктивность М зависит от
Формы и размера контуров
Взаимного расположения контуров
Магнитных свойств среды и сердечников
Энергия и плотность. Взаимная энергия токов
Размыкание ключа
Возьмем dt -> i-const
Работа, совершаемая током
Магнитное поле является носителем энергии, а счет которой и совершается работа следовательно проводник с индуктивностью L по которому течет ток I обладает энергией
Объёмная плотность
Объёмная плотность энергии магнитного поля - энергия заключеная в еденицу объёма пространства
Для соленоида
Для однородного поля энергия равна
Если магнитное поле неоднородно
Энергия магнитного поля двух индуктивно связанных контуров
W=W1+W2+A12
Знак + берется если токи направлены в одну сторону - если в противоположенные стороны
Намагничивание веществ. Гипотеза Ампера о молекулярных токах. Магнитные моменты атомов. Магнитная проницаемость среды. Деление веществ на диа-, пара- и ферромагнетики по значению магнитной проницаемости. Вектор намагничения. Магнитная восприимчивость.
Микротоки
1820 год Ампер
Движение электронов в атомах и молекулах к существованию элементарных токов,  которые называются микротоками
Магнитные моменты атомов
Считаем, что электрон в атоме движется по круговой орбите тогда электрон можно рассмотреть, как контур с током
 
Круговой ток характеризуется орбитальным магнитным моментом
Движущийся по круговой орбите электрон обладает орбитальным механическим моментом импульса
Магнитная проницаемость среды - физическая величина показывающая во сколько раз индукция магнитного поля в однородной среде от магнитной индукции внешнего поля в вакууме
Намагничивание веществ
Все вещества способные намагничиваться называются магнетиками. Намагничиваться способны все вещества, но в разной степени
Намагничивание с макроскопической точки зрения называется явление возникновения магнитного момента любого макро объёма вещества
То есть при внесении вещества в магнитное поле в нем возникает собственное магнитное поле
Источники вешнего магнитного поля - внешние токи -макротоки
Источники собственного магнитного поля - внутренние токи - микротоки
Вектор намагничивания
Суммарный магнитный момент единицы объема
Физическая величина числено равная векторной сумме магнитных моментов атомов, заключенных в единице объема магнетика
СИ - 1А/м (ампер на метр)
[p]=[I]*[S]=А м2 [J]=[P]/[V]=А/м
Магнитная восприимчивость
Магнитная восприимчивость характеризует способность вещества к намагничиванию.
Величина характеризующая связь намагниченности вещества с магнитным полем в этом веществе
Физическая величина числено равная магнитному моменту единицы объема магнетика в поле с единицей напряжённости
 Безразмерная величина
Зависит от
От количества атомов в единице объема
Температуры
Магнитного момента атома
Для диамагнетиков x=\=f(t)
Для парамагнетиков x
1\t
Для ферромагнетиков x=f(H)
Диамагнетики: поведение во внешнем магнитном поле; объяснение диамагнетизма. Парамагнетики: поведение во внешнем магнитном поле; объяснение парамагнетизма. Ферромагнетики: домены, поведение во внешнем магнитном поле, магнитный гистерезис, точка Кюри. Зависимости В', В, В0, μ, , J от Н для диа-, пара- и ферромагнетиков.
Диамагнетики
Эффект ослабления внешнего магнитного поля индуцированным в атоме называется диамагнетизмом, а вещества, в которых он наблюдается называются диамагнетики
В отсутствии внешнего магнитного поля диамагнетики немагнитны так ка магнитный момент электронов взаимно компенсируется
Когда мы помещаем диамагнетик во внешнее магнитное поле возникает внутреннее магнитное поле препятствующие внешнему магнитному полу
При помещении стержня из диамагнетика во внешнее магнитное поле поворачивается перпендикулярно силовым линиям поля и выталкивает в область более слабого поля
М- const
Парамагнетики
Вещества, у которых в отсутствие внешнего поля магнитное поле электрона не компенсируется
Во внешнем магнитном поле у парамагнетиков моменты атомов ориентированы по полю следовательно парамагнетики намагничиваются, то есть создают дополнительное поле
M=/=f(H) M=const
При помещении стержня из парамагнетика во внешнее магнитное поле он поворачивается по направлению магнитного поля
Ферромагнетики
Вещества магнитные моменты отдельных атомов, которых в отсутствие магнитного поля отличны от нуля. Атомы объединены в домены
Домен - область спонтанного намагничивания. В отсутствие магнитного поля домены расположены хаотично
M=f(H)
 
Потенциальное и вихревое электрические поля. Плотность тока смещения. Уравнения Максвелла в интегральной форме (привести систему уравнений, какие закон они отражают, физический смысл каждого уравнения). Система уравнений Максвелла в дифференциальной форме. Граничные условия.
Поля, циркуляция которых отлична от нуля называются вихревым
Потенциальные поля – силовые поля, работа сил которых не зависит от формы траектории движения тел, а зависит только от начального и конечного положения
|
Потенциальное поле
|
Вихревое поле
|
Источники поля
|
Электрические заряды
|
Переменное во времени магнитное поле
|
Характер силовых линий
|
Не замкнуты
Начинаются на «+» зарядах и заканчиваются на «-» зарядах или уходят в бесконечность
|
Замкнуты
Охватывают силовые линии переменного магнитного поля
|
Циркуляция
|
|
|
Поток
|
|
|
Всякое переменное во времени магнитное поле вызывает появление вихревого электрического поля, силовые линии которого охватывают линии переменного поля
Ток смещения и плотность тока смещения
Закон полного тока для переменных токов сформулирован некорректно
Поэтому конденсатор надо рассматривать надо как участок цепи с другим механизмом проводимости
Введем понятия тока смещения как скорость изменения модуля вектора смещения D умноженное на площадь пластин конденсатора
Линия вектора плотности тока проводимости на границе обкладок конденсатора переходят в линии вектора плотности тока
Ток смещения в конденсаторе численно равен току проводимости в проводнике
Ток смещения не является направленным движение заряженных частиц поэтому может существовать в вакууме
Протекание тока смещения не приводит к выделению тепла поэтому проводник не нагревается
Уравнения Максвелла
Первое уравнение
  
Циркуляция вектора напряжённости вихревого электрического поля по любому замкнутому контуру равна скорости изменения магнитного потока через площадь контура, взятую с обратным знаком
Отражает закон электромагнитной индукции
Физический смысл вихревое электрическое поле порождается переменными зарядами
Второе уравнение
Поток вектора электрического смещения через произвольную замкнутую поверхность равен алгебраической сумме свободных зарядов внутри поверхности
Отражает теорему Остроградского-Гаусса для вектора электрического смещения
Физический смысл электрические заряды порождают потенциальное электрическое поле
Третье уравнение
ток смещения
Закон полного тока
Циркуляция напряженности магнитного поля по произвольному замкнутому контуру равна полному току, пронизывающему контур
Отражает закон полного тока
Физический смысл токи проводимости и переменное электрическое поле порождает вихревое магнитное поле
Четвертое уравнение
Поток вектора магнитной индукции через произвольную поверхность равен нулю
Отражает теорему Остроградского-Гаусса для магнитного поля
Физический смысл в природе не существуют магнитные заряды
Уравнения в дифференциальной форме
Ротор вектора напряжённости электрического поля равен скорости изменения магнитной индукции с противоположным знаком
Дивергенция вектора смещения равна плотности свободного заряда
Ротор вектора H равен сумме плотностей тока проводимости и тока смещения
Четвертое уравнение
Дивергенция вектора магнитной индукции равна нулю
 |
|
|
Скачать 3.06 Mb.