64. Индуктивность контура. *Токи при замыкании и размыкании.

Индуктивность контура:

Электрический ток, текущий в замкнутом контуре, создаёт вокруг себя магнитное поле, индукция которого, по закону Био-Савара-Лапласа, пропорциональна току. Сцепленный с контуром магнитный поток поэтому пропорционален току в контуре: где L – коэффициент пропорциональности, называемый индуктивностью контура.

Токи при размыкании и замыкании:

В процессе отключения(линия 1) источника тока сила тока убывает по экспоненциальному закону - постоянная, называемая временем релаксации.

Чем больше индуктивность цепи и меньше её сопротивление, тем больше и тем медленнее уменьшается ток в цепи при её размыкании.

В процессе включения источника тока(линия 2), нарастание силы тока в цепи задаётся функцией ,

Сила тока возрастает от начального значения I=0 и асимптотически стремится к установившемуся значению I₀. Скорость нарастания тока определяется тем же временем релаксации, что и убывающие тока.

65. * Взаимная индукция. Трансформаторы.

Явление возникновения ЭДС в одном из контуров при изменении силы тока в другом называется взаимной индукцией.

Трансформатор – устройство, применяемое для повышения или понижения напряжения переменного тока, основанного на явлении взаимной индукции.

Строение и принцип действия:

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 ЭДС, то в ней возникает переменный ток, создающий в сердечнике трансформатора переменный магнитный поток, который практически полностью локализован в железном серечнике и почти целиком пронизывает витки вторичной обмотки. Изменение этого потока вызывает во вторичной обмотке появление ЭДС взаимной индукции, а в первичной – самоиндукции.

66. Энергия магнитного поля.

Магнитное поле, подобно электрическому, является носителем энергии. Естественно предположить, что энергия магнитного поля равна работе, которая затрачивается током на создание этого поля. Исследование свойств переменных магнитных полей, в частности, распространения электромагнитных волн, явилось доказательством того , что энергия магнитного поля локализована в пространстве.

67.*Магнитные моменты электронов и атомов.

Электрон, движущийся по одной из круговых орбит, эквивалентен круговому току, поэтому он обладает орбитальным магнитным моментом. , - частота вращения электрона по орбите. Если электрон движется по часовой стрелке, то ток направлен против часовой стрелки и вектор (в соответствии с правилом правого винта) направлен перпендикулярно плоскости орбиты электрона.

С друго стороны, движущийся по орбите электрон обладает механическим моментом импульса , модуль которого равен:

-орбитальный механический момент электрона(вектор, определяется по правилу правого винта)

g – гиромагнитное отношение орбитальных моментов. Это отношение, определяемое универсальным постоянным, одинаково для любой орбиты и эллиптических орбит.

- собственный механический момент импульса, именуемый «спин»., который является неотъемлемым свойством электрона, наряду с зарядом и массой.

Спину соответствует собственный (спиновой) магнитный момент p_ms пропорциональный , и направленный в противоположную сторону:

-гиромагнитное отношение спиновых моментов.

68. Диа- и парамагнетизм.

Диамагнетизм — один из видов магнетизма, который проявляется в намагничивании вещества навстречу направлению действующего на него внешнего поля.

Диамагнетизм свойствен всем веществам. Диамагнетизм можно рассматривать как следствие индукционных токов, наводимых в заполненных электронных оболочках ионов внешним магнитным полем. Эти токи создают в каждом атоме индуцированный магнитный момент, направленный, согласно правилу Ленца, навстречу внешнему полю (независимо от того, имелся ли первоначально собственный момент или нет и как он был ориентирован). Диамагнетизм, однако, невозможно описать с позиции только классической физики, это суть предельно квантовомеханическое явление. ^[1] Идеальный диамагнетизм носит некооперативный характер и характеризуется отрицательной, не зависящей от температуры магнитной восприимчивостью. Диамагнетизм входит в состав любого магнитного состояния вещества, но он обычно пренебрежимо мал по сравнению с магнетизмом, обусловленным наличием спонтанных магнитных моментов в системе. У чисто диамагнитных веществ электронные оболочки (молекул) не обладают постоянным моментом. Моменты, создаваемые отдельными электронами в таких в отсутствие внешнего поля взаимно скомпенсированы. В частности, это имеет место в ионах и молекулах с целиком заполненными электронными оболочками, например в инертных газах, в молекулах.

Парамагнетики — вещества, которые намагничиваются во внешнем магнитном поле в направлении внешнего магнитного поля. Парамагнетики относятся к слабомагнитным веществам, магнитная проницаемость незначительно отличается от единицы