|
|
Магнетизм. Вопросы к лекциям по темам Магнетизм
Вопросы к лекциям по темам «Магнетизм»
Характеристика магнитного поля? (формулы обязательны)
Магнитная индукция B — это векторная величина определяющая силу действующую на заряженную частицу со стороны магнитного поля. Измеряется в теслах Тл.
B = Ф/S
 магнитная постоянная.
µ — относительная магнитная проницаемость — табличная величина (для вакуума = 1)
Магнитный поток Ф — скалярная физическая величина числено равная произведению магнитной индукции на площадь поверхности ограниченной замкнутым контуром. Измеряется в веберах Вб.
Магнитный поток через контур максимален,если плоскость контура перпендикулярна магнитному полю.
Тогда магнитный поток рассчитывается по формуле:
Φmax = B · S
Магнитный поток через контур равен нулю,если контур располагается параллельно магнитному полю.
Напряженность H – это векторная величина независящая от магнитных свойств среды. Измеряется в ампер на метр А/М.
Магнитная проницаемость. Магнитная индукция зависит не только от силы тока, проходящего по проводнику или катушке, но и от свойств среды, в которой создается магнитное поле. Величиной, характеризующей магнитные свойства среды, служит магнитная проницаемость.
Определить направление вектора В в точке наблюдения внизу от проводника, если ток течет слева направо по прямому проводнику, находящемуся на поверхности стола? (с рисунком)
Для определения направления используют правило левой руки:
Если левую руку расположить так, чтобы составляющая магнитной индукции, перпендикулярная скорости заряда, входила в ладонь, а четыре пальца были направлены по движению положительного заряда (против движения отрицательного), то отогнутый на 90° большой палец покажет направление действующей на заряд силы Лоренца.
Как влияет магнитное поле (В направлено сверху вниз) на проводник с током (ток в направлении экрана) ( с рисунком)
Мы видим, что поведение проводника с током, помещенного в магнитное поле, определяется направлением тока в проводнике и расположением полюсов магнита. Следовательно, со стороны магнитного поля на помещенный в это поле проводник с током действует сила, направление которой зависит как от направления электрического тока в проводнике, так и от направления линий магнитного поля.
Чему равна и как направлена сила, действующая на отрицательный электрический заряд, движущийся в магнитном поле? (с рисунком)
На движущийся в магнитном поле заряд (q) со стороны магнитного поля действует сила (F), направление которой зависит от взаимного направления вектора скорости движения (v) заряда и вектора магнитной индукции поля (В). Величина силы пропорциональна скорости движения заряда и модулю магнитной индукции.
Таким образом, полученное ранее выражение для силы описывает взаимодействие магнитного поля с движущимся в этом поле электрическим зарядом. Открытие силы действия магнитного поля на движущийся в нем заряд стало возможным только благодаря улучшению представлений о строении вещества, электрическом токе в металлах, движении заряженных частиц. И огромную роль во всех этих задачах сыграл Лоренц, поэтому открытая сила и получила название сила Лоренца.
Что произойдет, если на контур с током (ток направлен по часовой стрелке) подействует уменьшающееся по величине внешнее магнитное поле?
Пусть контур с током помещен в магнитное поле, причем он может вращаться вокруг вертикальной оси OO' (рис. 5.30-1). Силы Ампера, действующие на стороны контура длиной l, перпендикулярны к ним и к магнитному полю и поэтому направлены вертикально: они лишь деформируют контур, стремясь растянуть его. Стороны, имеющие длину a, перпендикулярны B, так что на каждую из них действует сила F = BIa. Эти силы стремятся повернуть контур таким образом, чтобы его плоскость стала ортогональной B.
Рис. Силы, действующие на контур с током в магнитном поле:
1 — вид сбоку; 2 — вид сверху
В чем заключаются явления самоиндукции и взаимной индукции?
Взаимной индукцией называется возбуждение тока в контуре при изменении тока в другом контуре.
Предположим, что в контуре 1 идет ток I1. Магнитный поток Ф2, связанный с контуром 2, пропорционален магнитному потоку, связанному с контуром 1.
В свою очередь магнитный поток, связанный с контуром 1, I1, поэтому
 (3)
Где M-коэффициент взаимной индукции. Предположим, что за время dt ток в контуре 1 изменяется на величину d I1. Тогда, согласно формуле (3), магнитный поток, связанный с контуром (2), изменится на величину  , в результате чего в этом контуре появится ЭДС взаимной индукции (по закону Фарадея)
 =- (4)
Формула (4) показывает, что электродвижущая сила взаимной индукции, возникающая в контуре, пропорциональна скорости изменения тока в соседнем контуре и зависит от взаимной индуктивности этих контуров.
Из формулы (3) следует, что
 (5)
Т.е. взаимная индуктивность двух контуров равна магнитному потоку, связанному с одним из контуров, когда в другом контуре идет ток, равный единице. M измеряется в Генри[Г=Вб/А]
Взаимная индуктивность зависит от формы размеров и взаимного расположения контуров и от магнитной проницаемости среды, но не зависит от силы тока в контуре.
Конур, в котором изменяется ток, индуцирует ток не только в других, соседних, контурах, но и в себе самом: это явление называется самоиндукцией.
Магнитный поток Ф, связанный с контуром пропорционален току I в контуре, поэтому
 (6)
Где L- коэффициент самоиндукции, или индуктивность контура
Предположим, что за время dt ток в контуре изменяется на величину dI. Тогда из (6)
 ,
В результате чего в этом контуре появится ЭДС самоиндукции
=-  (7)
Из (6) следует, что  . Т.е. индуктивность контура равна связанному с ним магнитному потоку, если в контуре идет ток, равный единице.
Явление электромагнитной индукции основано на взаимных превращениях энергий электрического тока и магнитного поля
Пусть в некотором контуре с индуктивностью L включается ток. Возрастая от 0 до I, он создает магнитный поток .
Изменение на малую величину dI сопровождается изменением магнитного потока на малую величину
(8)
При этом ток совершает работу dA=IdФ, т.е.  . Тогда
 (9)
Как ЭДС самоиндукции влияет на замыкание и размыкание цепи постоянного тока?
При замыкании цепи ЭДС самоиндукции вызывает ток,препятствующий увеличению основного тока в цепи, что делает конечной скорость роста силы тока, а при размыкании ток самоиндукции, препятствуя его уменьшению, делает конечной скорость убывания тока. Если бы не ЭДС самоиндукции, то при замыкании цепи ток мгновенно нарастал бы до своего стационарного значения, а при размыкании цепи, мгновенно убывал бы до нуля. |
|
|
Скачать 239.6 Kb.