|
|
Шпаргалка по физике. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона. Алгебраическая сумма электрических зарядов всех частиц изолированной системы не меняется при происходящих в ней процессах
19) Закон полного тока для магнитного поля вакууме. Магнитные поля соленоида и тороида. Теорема Гаусса для магнитного поля в вакууме.
Закон полного тока для магнитного поля в вакууме (теорема о циркуляции вектора В):
циркуляция вектора В по произвольному замкнутому контуру равна произведению магнитной постоянной μ0 на алгебраическую сумму токов, охватываемых этим контуром: 
где n — число проводников с токами, которые охватываются контуром L любой формы. Каждый ток в уравнении учитывается столько раз, сколько раз он охватывается контуром. Ток считается положительным, если его направление образует с направлением обхода по контуру правовинтовую систему; отрицательным считается ток противоположного направления.
 
Соленоид – цилиндрическая катушка, состоящая из большого числа витков, равномерно намотанных на сердечник. Длина соленоида l содержит N витков и по нему протекает ток I. Считаем соленоид бесконечно длинным. Эксперимент показал, что внутри соленоида поле однородно, а вне соленоида не однородно и очень слабое (можно считать, равным нулю). Циркуляция вектора В по замкнутому контуру, совпадающему с одной из линий магнитной индукции, охватывающему все N витков 
Интеграл  можно представить в виде суммы двух интегралов: по внутренней части контура:  и по внешней:  , тогда из получим:
Магнитное поле внутри тороида, так же, как в соленоиде, однородно, сосредоточено внутри; вне тороида магнитное поле, создаваемое круговыми токами тороида, равно нулю. Величина магнитного поля в тороиде определяется выражением  причем длина тороида l берется по средней длине тороида (среднему диаметру).
У тороида второе магнитное поле эквивалентно магнитному полю витка с током (рис.4.3). Диаметр этого витка равен диаметру тороида (его средней линии), а магнитное поле тороида  (R – радиус тороида)
Теорема Гаусса для магнитного поля
Рассмотрим отднородное магнитное поле с магнитной индукцией  . Выделим площадь S, которую пронизывают силовые линии вектора под углом α.
Т.к. силовые линии вектора  всегда замкнуты, то при рассмотрении магнитного потока через замкнутую поверхность можно отметить, что каждая линия, входящая в поверхность, выходит из неё. Поэтому результирующий поток через замкнутую поверхность всегда равен нулю.
  - теорема Гаусса для магнитного поля.
|
20)Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле
Рассмотрим контур, содержащий ЭДС, обладающий такой особенностью: проводник АВ может свободно перемещаться. Контур помещён в однородное магнитное поле, направленное за рисунок перпендикулярно площади контура. На проводник с током в магнитном поле действует сила Ампера
 
Под действием этой силы проводник АВ перемещается на Δх. Тогда работа силы Ампера по перемещению проводника на Δх будет равна
Работа, совершаемая при перемещении проводника с током в магнитном поле, определяется произведением силы тока, текущего по проводнику, на изменение магнитного потока. Причём изменение магнитного потока определяется произведением величины магнитной индукции  на площадь, пересекаемую при перемещении проводника. Работа по перемещению проводника с током совершается источником тока. Магнитное поле работу не совершает. Индукция магнитного поля в этом процессе не изменяется.
|
21) Движение заряженных частиц в магнитном поле. Ускорители заряженных частиц.
На заряженную частицу в электростатическом поле действует кулоновская сила, которую можно найти, зная напряженность поля в данной точке:
Также поле сообщает ускорение
1. Заряженная частица влетает в магнитное поле со скоростью , направленной вдоль поля или противоположно направлению магнитной индукции поля  .
В этих случаях сила Лоренца  и частица будет продолжать двигаться равномерно прямолинейно.
2. Заряженная частица движется перпендикулярно линиям магнитной индукции
тогда сила Лоренца  , следовательно, и сообщаемое ускорение будут постоянны по модулю и перпендикулярны к скорости частицы.
В результате частица будет двигаться по окружности , радиус которой можно найти на основании второго закона Ньютона:
  
Отношение  — называют удельным зарядом частицы.
Период вращения частицы
то есть период вращения не зависит от скорости частицы и радиуса траектории.
3. Скорость заряженной частицы направлена под углом к вектору.
Движение частицы можно представить в виде суперпозиции равномерного прямолинейного движения вдоль поля со скоростью и движения по окружности с постоянной по модулю скоростью в плоскости, перпендикулярной полю.
Радиус окружности определяется аналогично предыдущему случаю, только надо заменить на  , то есть
В результате сложения этих движений возникает движение по винтовой линии, ось которой параллельна магнитному полю. Шаг винтовой линии
Направление, в котором закручивается спираль, зависит от знака заряда частицы.
Ускори́тель заря́женных части́ц — класс устройств для получения заряженных частиц (элементарных частиц, ионов) высоких энергий.
|
22) Эффект Холла.
Эффектом Холла называется воздействие в твердом проводнике материала с плотностью тока J ,помещенном в магнитное поле B, электрического пола(поля Холла) в направлении перпендикулярном векторам B и J.
Проводимая пластина ,по которой течет ток J помещена в магнитное поле с индукцией B. На свободные электроны действует сила Лоренца:
F=BLU(U-скорость) .
Напряженность поля равна : E=F/e ,следовательно действие электрической уравновешивает силу Лоренца.
|
23)Магнитные моменты электронов и атомов. Атом в магнитном поле. Димагнетики и парамагнетики.
При внесении атома любого вещества в магнитное поле каждый электрон продолжает двигаться по своей орбите, образуя орбитальный ток. На этот ток, как на рамку с током, действует вращательный момент. Это приводит к тому, что электронная орбита приобретает дополнительное вращение. Частота данного вращения зависит только от величины приложенного поля и отношения заряда электрона к его массе:  .
теорема Лармора: единственным результатом влияния магнитного поля на орбиту электрона в атоме является прецессия орбиты и магнитного момента электрона с угловой скоростью ωL вокруг оси, проходящей через ядро атома и параллельной вектору В
Диамагнетиками называются вещества, магнитные моменты атомов которых в отсутствии внешнего поля равны нулю, т.к. магнитные моменты всех электронов атома взаимно скомпенсированы (например инертные газы, водород, азот, NaCl и др.).
При внесении диамагнитного вещества в магнитное поле его атомы приобретают наведенные магнитные моменты. В пределах малого объема ΔV изотропного диамагнетика наведенные магнитные моменты  всех атомов одинаковы и направлены противоположно вектору 
Вектор намагниченности диамагнетика равен.
где n0 – концентрация атомов,  – магнитная постоянная,  –магнитная восприимчивость среды.
Для всех диамагнетиков  Таким образом, вектор  магнитной индукции собственного магнитного поля, создаваемого диамагнетиком при его намагничивании во внешнем поле  направлен в сторону, противоположную . (В отличие от диэлектрика в электрическом поле)
У диамагнетиков 
Парамагнетиками называются вещества, атомы которых имеют, в отсутствие внешнего магнитного поля, отличный от нуля магнитный момент  .
Эти вещества намагничиваются в направлении вектора .
В отсутствие внешнего магнитного поля намагниченность парамагнетика  , так как векторы  разных атомов ориентированы беспорядочно.
При внесении парамагнетика во внешнее магнитное поле происходит преимущественная ориентация собственных магнитных моментов атомов  по направлению поля, так что парамагнетик намагничивается. Значения для парамагнетиков положительны (  ) и находятся в пределах  , то есть примерно как и у диамагнетиков.
|
24) Закон полного тока для магнитного поля в веществе. Ферромагнетики.
Закон полного тока для магнитного поля в вакууме можно обобщить на случай магнитного поля в веществе:
 ,
где  и  – алгебраическая сумма макро- и микротоков сквозь поверхность, натянутую на замкнутый контур L.
вклад в дают только те молекулярные токи, которые нанизаны на замкнутый контур L.
 Алгебраическая сумма сил микротоков связана с циркуляцией вектора намагниченности соотношением
тогда закон полного тока можно записать в виде
Вектор  называется напряженностью магнитного поля.
Таким образом, закон полного тока для магнитного поля в веществе утверждает, что циркуляция вектора напряженности магнитного поля  вдоль произвольного замкнутого контура L равна алгебраической сумме макротоков сквозь поверхность, натянутую на этот контур:
| |
|
|
Скачать 0.91 Mb.