Раздел 1 Тема 1.2. Характеристики электрического и магнитного полей.
1.2.1. Электрическое поле (эп)
ЭП – форма существования материи.
Закон Кулона: сила взаимодействия зарядов
Заряды – неподвижны, поле – статическое. Посредством эл.поля взаимодействуют заряды.
Напряженность эл.статического поля в точке
Линии поля
Поток вектора напряженности через пл.dS
где
n
– индекс нормали.
- для замкнутой
поверхности.
- скалярная формула.
Теорема Гаусса (поле в вакууме):
- алгебраическая
сумма зарядов, деленная на
.
Потенциал электростатического поля (заряды неподвижны) – работа по перемещению единичного «+» заряда из данной точки в бесконечность:
1В – потенциал
точки поля , в котором заряд в 1 Кл обладает
энергией в 1 Дж
.
- потенциальна
энергия;
- потенциал поля
системы зарядов.
(для заряда Q1:
)
(«-»
направлена в сторону убывания
)
1.2.2. Магнитное поле (мп).
МП – состояние среды, обусловленное движением зарядов (изменением эл.поля), т.е. электрическим током. МП – форма существования материи.
-
Вектор магнитной индукции;
,Н
– закон Ампера.
- скалярная формула.
- поток вектора
магнитной индукции через поверхность
S.
На отдельные заряды, движущиеся в магнитном поле, действует сила Лоренца
- где Q
– скорость движения заряда Q,
м/с.
- скалярная формула
- формула Лоренса,
если действует электрическое поле.
1.2.3. Напряженность мп. Магнитная проницаемость.
Напряженность МП – характеристика, не зависящая в однородной среде от ее свойств, определяется величиной тока в проводнике и его формой.
,
- абсолютная магнитная проницаемость.
- магнитная
проницаемость в вакууме;
- относительная
проницаемость среды (безразмерная).
.
-
закон полного тока , l
– линия МП.
- в однородном
магнитном поле.
- во всех средах
за исключением ферромагнитных,
1.2.4. Электромагнитная индукция.
В замкнутом проводнике, при его движении или при изменении пронизывающего его магнитного потока, наводится вдоль контура эл.поле, которое создает в контуре ЭДС.
-
закон электромагнитной индукции
Фарадея.
Правило Ленца: индукционный ток в контуре имеет такое направление, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению потока, вызвавшему этот индукционный ток.
- при нескольких-
витках.
,
- потокосцепление. Где: W – число
витков.
Или:
- Закон ЭМИ;
- для неферромагнитной
среды, но индукционный ток создаёт
вокруг себя МП, тогда
;
;
- ЭДС самоиндукции,
L
– индуктивность
- ЭДС взаимной
индукции, при изменении тока в одном из
магнитно связанных контуров.
1.2.5. Энергия магнитного поля (мп).
Энергия МП получается за счет работы, которая совершается электрическим полем в процессе создания МП.
м
гновенные
значения токов.
Интегрируем с
момента
-
энергия магнитного поля .
В ТОЭ:
- плотность энергии МП.
Для однородного МП:
где: l – длинна лини М1
S - площадь поперечного сечения магнитного потока.
Для энергии МП:
Энергия электростатического поля (конденсатора):
где: S – площадь;
d – Расстояние между обкладками;
Д – Диэлектрическое
смещение
- Диэлектрическая
проницаемость.
Различие электрических и магнитных полей:
Эффект Холла
(1879), США – возникновение электрического
поля в металле (п/проводнике) с током,
помещенном в МП с индукцией В, в направлении
- Поперечная
разность потенциалов.
R-
постоянная Холла
- формула Лоренса
Закон Био-Савара-Лапласа:
;
-