28) Неподвижные заряд создаёт электростатическое поле и действует на любые заряды: и неподвижные, и движущиеся. Магнитное поле создается движущимися зарядами и действует на любые движущиеся заряды.

29) Характеристики магнитного поля.

Так как электрический ток – направленное движение электрических зарядов, то вокруг электрических токов возникает магнитное поле. Для характеристики магнитного поля вводится векторная величина – магнитная индукция . Силовыми линиями магнитного поля называются линии, касательная в каждой точке к которым есть вектор . Силовые линии магнитного поля замкнуты, охватывают проводники с электрическим током, лежат в плоскостях, перпендикулярных проводнику с током, создающему магнитное поле (рисунок П.2.7) и определяются правилом правого буравчика.

 

2.7. – Силовые линии магнитного поля вокруг проводника с током.

Напряженность магнитного поля.

Взаимосвязь между индукцией и напряженностью магнитного поля в веществе имеет вид: , (2.34)

где коэффициент называется магнитной проницаемостью вещества. Магнитная проницаемость вакуума ( условно воздуха) равна единице. Магнитная проницаемость диамагнетиков и парамагнетиков близка к единице, для ферромагнетиков может быть выше 10000.

30) Принцип суперпозиции.

Если имеется система проводников с током или движущихся зарядов, то каждый из них в данной точке пространства создает поле, независимо от других. При наложении этих полей образуется результирующее поле, для характеристики которого верны соотношения:

или (2.35)


31) Расчет магнитной индукции проводников с током


2.8 – Магнитное поле кругового тока в центре витка

2.9. – Магнитное поле кругового тока на оси витка

Магнитное поле кругового тока.

·  Магнитное поле в центре витка с током:

, (2.36)

где – сила тока, – радиус кругового тока (рисунок П.2.8), магнитная постоянная в СИ .

·  Магнитная индукция на оси кругового тока (рисунок П.2.9) равна:

, (2.37)

где – расстояние вдоль оси от центра витка до точки наблюдения.

Магнитное поле прямолинейного проводника с током.


2.10. – Магнитное поле прямолинейного проводника конечной длины с током.

·  Магнитное поле проводника конечной длины с током.

, (2.38)

где а – расстояние проводника от точки С, в которой определяется магнитная индукция, I – сила тока в проводнике, – угол, под которым виден первый конец проводника из точки С, – дополнительный угол к тому, под которым виден второй конец проводника из точки С (рисунок П.2.10).

·  Индукция магнитного поля в точке наблюдения С на расстоянии а от бесконечного линейного проводника с силой тока :

. (2.39)

·  Магнитное поле движущегося заряда.

Индукция магнитного поля, создаваемого зарядом , движущимся со скоростью , на расстоянии от заряда равна

; где . (2.40)

·  Магнитное поле соленоида.

Соленоид – катушка, полученная намоткой провода на цилиндрический каркас. Соленоид считается бесконечным, если его длина намного больше его диаметра . Число витков соленоида равно , число витков на единицу длины соленоида . Если по обмотке соленоида проходит ток с силой тока , то

. (2.41)

32) Действие магнитного поля на проводники с током и движущиеся заряды.

Сила Ампера. На проводник, по которому течет ток с силой тока I, в магнитном поле с индукцией * действует сила:

, (2.42)

где – угол между вектором * и направлением тока.

33) Два параллельных проводника с токами взаимодействуют друг с другом. Сила взаимодействия равна , (2.43)

– магнитная проницаемость среды, – магнитная, I1, I2 – cила тока в первом и втором проводнике соответственно, – длина проводника, – расстояние между проводниками. Проводники, в которых токи имеют одинаковое направление, притягиваются. Проводники, в которых токи направлены в противоположные стороны, отталкиваются.

34) Сила Лоренца. Сила, действующая со стороны магнитного поля с индукцией * на частицу с зарядом q, которая движется со скоростью под углом α к направлению вектора * равна

, (2.44)

где . Направление определяется правилом левой руки для положительной частицы.

35) Движение заряженных частиц магнитных полях

Если частица с зарядом влетает в магнитное поле перпендикулярно силовым линиям магнитной индукции со скоростью , то действие магнитного поля приведет к закручиванию частицы по окружности радиуса

. (2.45)

Если частица влетает в магнитное поле под углом к направлению магнитного поля, то траектория частицы – винтовая линия.

Радиус определяется формулой , (2.46)

а шаг винтовой линии (2.47)

36) Магнитный момент тока.

Магнитный момент замкнутого тока – вектор , модуль которого равен произведению силы тока контура на его площадь, . Направление совпадает с направлением нормали к этому контуру совпадает с направлением движения буравчика, рукоять которого вращается по направлению тока. (см. рисунок П.2.11) (2.48).


2.11. – Магнитный момент кругового тока.

37) Момент сил, действующий на контур с током равен ; где , а - магнитный момент контура.

38) Магнитный поток. Поток вектора магнитной индукции через площадь S равен скалярному произведению составляющей этого вектора , нормальной к площадке, на величину этой площади:

, (2.49)

где – угол между и нормалью.

38) Закон Фарадея. Правило Ленца.

При изменении магнитного потока сквозь площадь контура в возникает электродвижущая сила (ЭДС) индукции: , (2.50)

где величина называется скоростью изменения магнитного потока.

Правило Ленца. Индукционный ток направлен так, чтобы своим действием противодействовать причине его вызывающей.

39) Разность потенциалов, возникающая на концах разомкнутого проводника, движущегося в магнитном поле.

Имеется контур, образованный проводником П–образной формы (два проводящих рельса соединены проводом СD), замкнутый подвижным проводящим стержнем АК длины . Контур помещен в магнитное поле , перпендикулярное его плоскости, со скоростью (рисунок 6.15). Получим выражение для ЭДС индукции в этом контуре из выражения


для силы Лоренца.

2.12

На концах стержня возникает разность потенциалов: , равная ЭДС индукции, т. е. . (2.51)

40) Самоиндукция.

Магнитный поток, создаваемый собственным током , протекающим по контуру с индуктивностью , равен , (2.52)

где – индуктивность контура.

При изменении силы тока в контуре происходит изменение собственного магнитного потока, созданного этим током, а это в свою очередь должно вызвать появление ЭДС индукции, которая называется самоиндукцией

, (2.53)

где – ЭДС самоиндукции, ∆I –изменение силы тока за промежуток времени ∆t.

41) Индуктивность соленоида объемом равна:

, (2.54)

– соответственно длина и площадь поперечного сечения соленоида, – число витков на единицу длины соленоида. Если внутрь соленоида вставлен ферромагнитный сердечник с магнитной проницаемостью материала сердечника , то индуктивность соленоида увеличится

(2.54а)

42) Энергия магнитного поля.

Энергия магнитного поля соленоида . (2.55)

Объемная плотность энергии магнитного поля:

, (2.56)

где – связь магнитной индукции и напряженности магнитного поля.

3. колебания и волны

КОЛЕБАНИЯ

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23