Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Поток вектора магнитной индукции. Теорема Гаусса для маг. поля. Напряженность маг поля. намагниченность вещества



Потоком вектора магнитной индукции (магнитным потоком) через площадку dS называется скалярная физическая величина, равная где Bn=В cos a — проекция вектора В на направление нормали к площадке dS (a — угол между векторами n и В), dS=dSn — вектор, модуль которого равен dS, а направление его совпадает с направлением нормали n к площадке

Теорема Гаусса для поля В: поток вектора магнитной индукции сквозь любую замкнутую поверхность равен нулю:

Напряжённость магнитного поля (Н) это векторная физическая величина, равная разности вектора магнитной индукции B и вектора намагниченности M.

 

для количественного описания намагничения магнетиков вводят векторную величину — намагниченность, определяемую магнитным моментом единицы объема магнетика

где Pm/V=ƩPa — магнитный момент магнетика, представляющий собой векторную сумму магнитных моментов отдельных молекул

Гиромагнитное отношение-отношение дипольного магнитного момента элементарной частицы (или системы элементарных частиц) к её механическому моменту

 

15.Электрический колебательный контур. Затухающие электромагнитные колебания. Вынужденные электромагнитные колебания.Явление резонанса.

Клебательный контур — цепь, состоящая из включенных последовательно катушки индуктивностью L, конденсатора емкостью С и резистора сопротивлением R,используется для возбуждения и поддержания электромагнитных колебаний.

Колебания называются свободными (или собственными), если они совершаются за счет первоначально сообщенной энергии при последующем отсутствии внешних воз­действий на колебательную систему (систему, совершающую колебания).

Свободные затухающие колебания – колебания, амплитуды которых из-за потерь энергии реальной колебательной системой с течением времени уменьшаются. Простейшим механизмом уменьшения энергии колебаний является ее превращение в теплоту вследствие трения в механических колебательных системах, а также омических потерь и излучения электромагнитной энергии в электрических колебательных системах.

где s – колеблющаяся величина, описывающая тот или иной физический процесс, d=const — коэффициент затухания, w0 — циклическая частота свободных незатухающих колебаний той же колебательной системы, т. е. при d=0 (при отсутствии потерь энергии) называется собственной частотой колебательной системы.

— амплитуда затухающих колебаний, а А0 — начальная амплитуда.Промежуток времени t=1/d,

в течение которого амплитуда затухающих колебаний уменьшается в е раз, называется временем релаксации.

Затухание нарушает периодичность колебаний, поэтому затухающие колебания не являются периодическими и, строго говоря, к ним неприменимо понятие периода или частоты. Однако если затухание мало, то можно условно пользоваться понятием периода как промежутка времени между двумя последующими максимумами (или минимумами)

колеблющейся физической величины.

Вынужденные электромагнитные колебания-Колебания, возникающие под действием внешней периодически изменяющейся силы или внешней периодически изменяющейся э.д.с.

Резонансом напряжений (последовательным резонансом), а частота (150.2) — резонансной частотой.В данном случае полное сопротивление цепи Z становится минимальным, равным активному сопротивлению R цепи, и ток в цепи определяется этим сопротивлением, принимая максимальные (возможные при данном Um)

значения. При этом падение напряжения на активном сопротивлении равно внешнему напряжению, приложенному к цепи (UR =U), а падения напряжений на конденсаторе (UC) и катушке индуктивности (UL) одинаковы по амплитуде и противоположны по фазе.

Явление резкого уменьшения амплитуды силы тока во внешней цепи, питающей параллельно включенные конденсатор

и катуш­ку индуктивности, при приближении частоты w приложенного напряжения к резонанс­ной частоте wрез называется резонансом токов (параллельным резонансом). В данном случае для резонансной частоты получили такое же значение, как и при резонансе напряжений.

 

 

14.Трансформатор.Энергия магнитного поля.Основы теории Максвелла.Уравнения Максвелла в интегральной форме.

 

Принцип действия трансформаторов, применяемых для повышения или понижения напряжения переменного тока,

основан на явлении взаимной индукции.

Принципиальная схема трансформатора показана на рис. 186. Первичная и вторичная катушки (обмотки),

имеющие соответственно N1 и N2 витков, укреплены на замкнутом железном сердечнике. Так как концы первичной

обмотки присоединены к источнику переменного напряжения с э.д.с. , то в ней возникает переменный ток I1, создающий в сердечнике трансформатора переменный магнитный поток Ф, который практически полностью локализован в железном сердечнике и, следовательно, почти целиком пронизывает витки вторичной обмотки.

Изменение этого потока вызывает во вторичной обмотке появление э.д.с. взаимной индукции, а в

первичной — э.д.с. самоиндукции.

Проводник, по которому протекает электрический ток, всегда окружен магнитным полем, причем магнитное поле появляется и исчезает вместе с появлением и исчезновением тока. Магнитное поле, подобно электрическому, является носителем энергии. Естественно предположить, что энергия магнитного поля равна работе, которая затрачивается током на создание этого поля.

Рассмотрим контур индуктивностью L, по которому течет ток I. С данным контуром сцеплен магнитный поток

Ф=LI, причем при изменении тока на dI магнитный поток изменяется на dФ=LdI. Однако для

изменения магнитного потока на величину dФ необходимо совершить работу dА=IdФ=LIdI.

Тогда работа по созданию магнитного потока Ф будет равна

Следовательно, энергия магнитного поля, связанного с контуром,

Исследование свойств переменных магнитных полей, в частности распространения электромагнитных волн, явилось доказательством того, что энергия магнитного поля локализована в пространстве. Это соответствует представлениям теории поля.

Введение Максвеллом понятия тока смещения привело его к завершению созданной им макроскопической теории

электромагнитного поля, позволившей с единой точки зрения не только объяснить электрические и магнитные

явления, но и предсказать новые, существование которых было впоследствии подтверждено.

В основе теории Максвелла лежат рассмотренные выше четыре уравнения:

1. Электрическое поле может быть как потенциальным (ЕQ), так и вихревым (ЕB), поэтому напряженность

суммарного поля Е = ЕQ + ЕB. Так как цир­куляция вектора ЕQ равна нулю , а циркуляция

вектора ЕB определяется выражением ,то циркуляция вектора напряженности суммарного поля

Это уравнение показывает, что источниками электрического поля могут быть не только электрические заряды, но и изменяющиеся во времени магнитные поля.

2. Обобщенная теорема о циркуляции вектора Н :

Это уравнение показывает, что магнитные поля могут возбуждаться либо движущими­ся зарядами

(электрическими токами), либо переменными электрическими полями.

3. Теорема Гаусса для поля D :

 

Если заряд распределен внутри замкнутой поверхности непрерывно с объемной плотностью r,

то формула запишется в виде

 

4. Теорема Гаусса для поля В:

Итак, полная система уравнений Максвелла в интегральной форме:

Можно представить полную систему уравнении Максвелла в дифференциальном форме (характеризующих поле в каждой точке пространства):

Уравнения Максвелла — наиболее общие уравнения для электрических и магнитных полей в покоящихся средах.

Они играют в учении об электромагнетизме такую же роль, как законы Ньютона в механике. Из уравнений Максвелла следует, что переменное магнитное поле всегда связано с порождаемым им электрическим полем, а переменное электрическое поле всегда связано с порождаемым им магнитным, т. е. электрическое и магнитное поля неразрывно связаны друг с другом — они образуют единое электромагнитное поле.

 

13.Явление электромагнитной индукции. Электродвижущая сила индукции.Закон Фарадея.Правило Ленца.

Явление самоиндукции.Индуктивность.Индуктивность соленоида.Явление взаимной индукции.

Связанные контуры.

явление электромагнитной индукции. Оно заключается в том, что в замкнутом проводящем контуре при изменении потока магнитной индукции, охватываемого этим контуром, возникает электрический ток, получивший название индукционного.

Всякий раз, когда происходит изменение сцепленного с контуром потока магнитной индукции, в контуре возникает индукционный ток; возникновение индукционного тока указывает на наличие в цепи электродвижущей силы, называемой электродвижущей силой электромагнитной индукции.

закона электромагнитной индукции Фарадея: какова бы ни была причина изменения потока магнитной индукции, охватываемого замкнутым проводящим контуром, возникающая в контуре э. д. с.

 

Знак минус показывает, что увеличение потока вызывает э. д. с. т. е. поле индукционного тока направлено навстречу потоку; уменьшение потока вызывает т.е. направления потока и поля индукционного тока совпадают.

Знак минус в формуле определяется правилом Ленца

Правило Ленца: индукционный ток в контуре имеет всегда такое направление, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, вызва­вшему этот индукционный ток.

Электрический ток, текущий в замкнутом контуре, создает вокруг себя магнитное поле, индукция которого, по закону Био - Савара - Лапласа , пропорциональ­на току. Сцепленный с контуром магнитный поток Ф поэтому пропорционален току I в контуре:

где коэффициент пропорциональности L называется индуктивностью контура.

При изменении силы тока в контуре будет изменяться также и сцепленный с ним магнитный поток; следовательно, в контуре будет индуцироваться э.д.с. Возникновение э.д.с. индукции в проводящем контуре при изменении в нем силы тока называется самоиндукцией.

индуктивность бесконечно длинного соленоида:

т. е. индуктивность соленоида зависит от числа витков соленоида N, его длины l, площади S и магнитной проницаемости m вещества, из которого изготовлен сердечник соленоида.

Можно показать, что индуктивность контура в общем случае зависит только от геометрической формы контура, его размеров и магнитной проницаемости той среды, в которой он находится. В этом смысле индуктивность контура — аналог электрической емкости уединенного проводника, которая также зависит только от формы проводника, его размеров и диэлектрической проницаемости среды.

Явление возникновения э.д.с. в одном из контуров при изменении силы тока в другом называется взаимной индукцией. Коэффициенты пропорциональности L21 и L12 называются взаимной индуктивностью контуров.

Расчеты, подтверждаемые опытом, показывают, что L21 и L12 равны друг другу, т. е.

Коэффициенты L12 и L21 зависят от геометрической формы, размеров, взаимного расположения контуров и

от магнитной проницаемости окружающей контуры среды. Единица взаимной индуктивности та же, что и для индуктивности, — генри (Гн).

СВЯЗАННЫЕ КОНТУРЫ - Индуктивная или трансформаторная связь Колебательные контуры

Если энергия колебаний переходит из одного контура в другой, то такие контуры называются связанными.

Иначе говоря, контуры являются связанными в том случае когда колебания, происходящие в одном из них, воздействуют на другой контур и вызывают в нем колебательный процесс.

Чем больше энергии переходит из одного контура в другой, т.е. чем сильнее воздействует один контур на другой, тем сильнее связь между ними.

 

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.