64 Энергия электрического и магнитных полей.

Энергия электрического поля.

Электрическую энергию конденсатора можно рассматривать как потенциальную энергию взаимодействия зарядов обкладок или как энергию создаваемого между ними поля. Это поле и его энергия получаются при зарядке конденсатора и исчезают при разрядке. Зарядка требует работы внешнего источника, а при разрядке может выполняться работа за счет энергии поля.

Энергия электрического поля заряженного конденсатораравна работе зарядки, перемещения заряда с одной обкладки на другую для создания разности потенциалов – напряжения между обкладками U=φ1-φ2.

Магнитное поле обладает энергией. Подобно тому, как в заряженном конденсаторе имеется запас электрической энергии, в катушке, по виткам которой протекает ток, имеется запас магнитной энергии.

Если включить электрическую лампу параллельно катушке с большой индуктивностью в электрическую цепь постоянного тока, то при размыкании ключа наблюдается кратковременная вспышка лампы. Ток в цепи возникает под действием ЭДС самоиндукции. Источником энергии, выделяющейся при этом в электрической цепи, является магнитное поле катушки.

Энергия W_м магнитного поля катушки с индуктивностью L, создаваемого током I, равна

                                      W_м = LI²/ 2

 

65 Механические силы магнитного поля.

Магнитное поле постоянного тока создается неизменными во времени токами, проходящими по проводящим телам, неподвижным в пространстве по отношению к наблюдателю. Электрическое поле постоянного тока не влияет на магнитное поле, и их можно рассматривать независимо.

Магнитное поле характеризуется индукцией  , намагниченностью   и напряженностью магнитного поля  . Эти три величины связаны соотношением

 (17.1)

где   Гн/м – магнитная постоянная,   – абсолютная, а   – относительная магнитная проницаемость.

Одним из основных проявлений магнитного поля является воздействие его на проводник с током, помещенный в это поле. Сила воздействия на элемент проводника длиной 

Эта сила перпендикулярна индукции в данной точке поля и перпендикулярна элементу с током   (рис 17.1).

Если   и   параллельны, то элемент тока не испытывает механического воздействия со стороны магнитного поля.

Механические воздействия магнитного поля на ток можно пояснить, исходя из представлений о деформации силовых линий магнитного поля или из понятий о силах Лоренца.

Результирующее поле слева от проводника разрежено, а справа – сгущено. Силовые линии стремятся выпрямиться, производя давление на провод справа налево.

При взаимно перпендикулярном расположении магнитного поля и провода с током направление действия силы определяется по правилу левой руки.