63 (Магнитное поле в веществе)

Индукция магнитного поля, создаваемого электрическими токами в веществе, отличается от индукции магнитного поля, создаваемого теми же токами в вакууме.

Физическая величина, показывающая, во сколько раз индукция   магнитного поля в однородной среде отличается по модулю от индукции магнитного поля в вакууме, называется магнитной проницаемостью:

Магнитные свойства веществ определяются магнитными свойствами атомов или элементарных частиц (электронов, протонов и нейтронов), входящих в состав атомов. В настоящее время установлено, что магнитные свойства протонов и нейтронов почти в 1000 раз слабее магнитных свойств электронов. Поэтому магнитные свойства веществ в основном определяются электронами, входящими в состав атомов.

Вещества крайне разнообразны по своим магнитным свойствам. У большинства веществ эти свойства выражены слабо. Слабо-магнитные вещества делятся на две большие группы – парамагнетики и диамагнетики. Они отличаются тем, что при внесении во внешнее магнитное поле парамагнитные образцы намагничиваются так, что их собственное магнитное поле оказывается направленным по внешнему полю, а диамагнитные образцы намагничиваются против внешнего поля. Поэтому у парамагнетиков μ > 1, а у диамагнетиков μ < 1.

НАМАГНИЧИВАНИЕ - совокупность процессов, происходящих в магнитных материалах под действием магн. поля H и приводящих к росту намагниченности M (или магнитной индукции В)материала.

64 (Вектор н)

Напряжённость магни́тного по́ля — (стандартное обозначение Н) это векторная физическая величина, равная разности вектора магнитной индукции B и вектора намагниченности M.

В СИ: , где - магнитная постоянная.

Теорема о циркуляции:

65 ()

66 (Ферромагнетики. Гистерезис)

Ферромагн – класс в-в, у кот. магн.восприим.явл.ф-ей напряж. магн.поля. Магнит.св-ва ферр-в зависят основ. на наличии в них спец.областей спонтан.намагнич. (доменов).

Св-ва доменов: 1) ориент.по внеш.магн.полю; 2) могут расшир. свои границы за счет доменов, ориент.кот.не совпад.с внеш.пол.

Тепмпер.Кюри: – темп.при кот. ферр-ки теряют. ферром.св-ва.

Магн.гистерез.лин.зав-сти. – точики огран.фиг.гестер.опред.эн. магн.поля.необх.для перемагнич.в-ва.

67

68 (Явл.Самоиндукции, индуктивность)

Я вл.самоинд – возн.потока магн.поля через пов-ть, огр.конт., в кот. возник.ток.

69. Ток смеще́ния Энергию магнитного

В соответствии с теорией Максвелла, в цепи переменного тока, содержащей конденсатор, переменное электрическое поле в конденсаторе в каждый момент времени создает такое магнитное поле, какое создавал бы ток, (названный током смещения), если бы он протекал между обкладками конденсатора. Из этого определения следует, что J_D = J (т. е., численные значения плотности тока проводимости и плотности тока смещения равны), и, следовательно, линии плотности тока проводимости внутри проводника непрерывно переходят в линии плотности тока смещения между обкладками конденсатора. Плотность тока смещения j_см характеризует скорость изменения электрической индукции D во времени: Ток смещения не выделяет джоулевой теплоты, его основное физическое свойство — способность создавать в окружающем пространстве магнитное поле.Вихревое магнитное поле создается полным током, плотность которого j, равна сумме плотности тока проводимости и тока смещения. Именно поэтому для этой величины и было введено название ток.

Энергию магнитного поля можно рассматривать как функцию величин, которые характеризуют это поле в окружающем пространстве. Для этого рассмотрим частный случай — однородное магнитное поле внутри длинного соленоида , Магнитное поле внутри соленоида однородно и сосредоточено внутри него, поэтому энергия заключена в объеме соленоида и имеет с нем однородное распределение с постоянной объемной плотностью

70 ток при размыкании\замыканиии цепи

Исследуем процесс выключения тока в цепи, содержащей источник тока с э.д.с. ξ , катушку индуктивностью L и резистор сопротивлением R . Под действием внешней э. д. с. в цепи течет постоянный ток    (пренебрегаем внутренним сопротивлением источника тока).  В момент времени t=0 отключим источник тока. Ток в катушке индуктивностью L начнет убывать, что приведет к возникновению э.д.с. самоиндукции ξ_s = -L(dI/dt) оказывающей препятствие, согласно правилу Ленца, уменьшению тока. В каждый момент времени ток в цепи задается законом Ома I= ξ_s/R, или   (1)  Разделив в формуле (1) переменные, получим (dI/I) = -(R/L)dt . Интегрируя эту формулу по I (от I₀ до I) и t (от 0 до t), найдем ln (I/I₀) = –Rt/L, или   (2)  где τ = L/R — постоянная, которая называется временем релаксации. Из (2) видно, что τ есть время, в течение которого сила тока уменьшается в е раз. 

При замыкании цепи помимо внешней э. д. с. ξ возникает э. д. с. самоиндукции ξ_s = -L(dI/dt) оказывающая препятствие, согласно правилу Ленца, возрастанию тока. По закону Ома, IR = ξ+ξ_s или    Зададим переменную u = (IR - ξ) преобразуем эту формулу как    где τ — время релаксации.  В момент замыкания (t=0) сила тока I = 0 и u = –ξ . Значит, интегрируя по u и (от –ξ до IR–ξ) и t (от 0 до t), найдем ln[(IR–ξ)]/(–ξ) = -t/τ, или   (3)  где I₀=ξ/R — установившийся ток (при t→∞).  Значит, в процессе включения источника тока увеличение силы тока в цепи определяется функцией (3) и кривой 2 на рис. 1. Сила тока увеличивается от начального значения I=0 и асимптотически стремится к установившемуся значению I₀=ξ/R . При этом, скорость нарастания тока задается тем же временем релаксации τ = L/R, что и убывание тока. Установление тока осуществляется тем быстрее, чем меньше индуктивность цепи и чем больше ее сопротивление.  Оценим значение э.д.с. самоиндукции ξ_s , которая возникает при мгновенном нарастании сопротивления цепи постоянного тока от R₀до R. Допустим, что мы размыкаем контур, когда в нем течет установившийся ток I₀=ξ/R . При размыкании цепи ток будет менеться по формуле (2). Подставив в нее формулу для I₀ и τ, найдем    Э.д.с. самоиндукции   

71 – квазистационарные токи

Законы для постоянных токов во многих случаях можно применять и к изменяющимся токам. Это касается тех случаев, когда мгновенные значения токов практически одинаковы во всех поперечных сечениях цепи. Такие токи называют квазистационарными. Квазистационарные токи можно описывать законами постоянного тока, если только эти законы применять к мгновенным значениям величин токов и эдс.

Чтобы переходные (неустановившиеся) электрические процессы (например, разрядка и зарядка конденсатора) были квазистационарными, необходимо, чтобы характерное время рассматриваемого переходного процесса (время релаксации ) было много больше времени прохождения электрического возмущения _el вдоль контура. Как известно, электрическое возмущение распространяется вдоль контура с конечной фазовой скоростью, равной:

 

,

 где с - скорость света в вакууме;

 и  -диэлектрическая и магнитная проницаемости среды, окружающей проводники.

 

Если L - длина контура, то время прохождения электрического возмущения вдоль контура _el равно:

 

.

 Пусть длина контура L = 1 м, тогда время прохождения возмущения  _el  10^-8 с.

Неустановившийся процесс можно считать квазистационарным, если время релаксации  >>10^-8 с.

Применяя законы постоянного тока к мгновенным значениям электрических величин, вместо алгебраических соотношений записывают дифференциальные уравнения, интегрирование которых и дает зависимость искомых величин от времени.