36. Токи замыкания и размыкания цепи. Токи Фуко.

При любом изменении силы тока в проводящем контуре возникает ЭДС самоиндукции, после чего в контуре появляются дополнительные токи, называемые экстратоками самоиндукции. Экстратоки самоиндукции, по правилу Ленца, всегда имеют такое направление, чтобы оказывать сопротивление изменениям тока в цепи, т. е. имеет направление, противоположное току, создаваемому источником. При выключении источника тока экстратоки так же направлены, как и ослабевающий ток. Значит, наличие индуктивности в цепи приводит к замедлению исчезновения или установления тока в цепи.

Вихревые токи или токи Фуко (в честь Ж. Б. Л. Фуко) — вихревые индукционные токи, возникающие в проводниках при изменении пронизывающего их магнитного потока.

Токи Фуко возникают под воздействием переменного электромагнитного поля и по физической природе ничем не отличаются от индукционных токов, возникающих в линейных проводах. Они вихревые, то есть замкнуты в кольца. Электрическое сопротивление массивного проводника мало, поэтому токи Фуко достигают очень большой силы. В соответствии с правилом Ленца они выбирают внутри проводника такое направление и путь, чтобы противиться причине, вызывающей их. Поэтому движущиеся в сильном магнитном поле хорошие проводники испытывают сильное торможение, обусловленное взаимодействием токов Фуко с магнитным полем. Это свойство используется для демпфирования подвижных частей гальванометров, сейсмографов и др.

37. Система уравнений Максвелла в интегральной и дифференциальной формах.

Уравнения Максвелла являются основными законами классической макроскопической электродинамики.

1. Циркуляция вектора магнитного поля вдоль замкнутого контура равна потоку вектора плотности тока проводимости и плотности тока смещения через площадку , охватываемую контуром .

, .

2. Циркуляция вихревой составляющей напряженности электрического поля вдоль замкнутого контура равна потоку от скорости изменения вектора индукции через площадку , охватываемую контуром , взятого с обратным знаком.

, .

3. , .

4. Поток вектора смещения через произвольную замкнутую площадку равен заряду в объёме , охватываемом площадкой .

, .

+ три материальных уравнения: , , , где - удельная электропроводность.

Колебания и волны

38. Характеристики колебательных процессов. Гармонические колебания. Частота и фаза колебаний.

Колебаниями называются такие процессы, которые обладают той или иной степенью повторяемости во времени.

Колебания можно разделить на установившиеся и переходные.

Установившиеся колебания характеризуются периодичностью и устойчивостью. Переходные колебательные процессы приводят к переходу системы из данного состояния либо к состоянию устойчивого равновесия, либо к установившемуся колебательному процессу.

В зависимости от характера воздействия на систему колебания разделяются на свободные и вынужденные, автоколебания и параметрические колебания.

Свободными или собственными называются такие колебания, которые происходят в системе, представленной самой себе после того, как она была выведена из состояния равновесия.

Вынужденными называются такие колебания, в процессе которых колеблющаяся система подвергается периодическому воздействию внешнего источника энергии.

Автоколебания сопровождаются вводом дополнительной энергии в систему подобно вынужденным, но в отличие от последних характер ввода этой энергии определяется закономерностями самой системы, а не задаётся извне. Например часы.

При параметрических колебаниях за счет внешнего воздействия происходит периодическое изменение какого-либо параметра системы, определяющего её внутренние свойства.

Системы, в которых возможны колебательные процессы, подразделяются на линейные и нелинейные.

В первом случае дифференциальные уравнения, описывающие поведение (динамику) системы, являются линейными, и система подчиняется принципу суперпозиции. Во втором случае такие дифференциальные уравнения нелинейны и принцип суперпозиции не справедлив. Строго говоря, большинство физических систем нелинейны, однако, при малых отклонениях от состояний равновесия они демонстрируют линейное поведение.

Гармонические колебания представляют собой наиболее простой вид колебаний. Гармоническим колебанием называется такое колебание, которое происходит по закону косинуса , либо по закону синуса , где - амплитуда колебаний, т.е. наибольшее положительное отклонение величины от её значения в состоянии равновесия; - круговая или циклическая частота. Существуют связи: , где - частота колебаний или количество полных колебаний в единицу времени, - период колебаний или время одного полного колебания. Величины: и называются фазами колебаний, они характеризуют текущее отклонение от состояния равновесия. При , или , т.е. или есть начальные фазы колебаний.

Фаза колебательного движения, это всякое конкретное, мгновенное состояние системы. Фаза – это угловая мера времени, прошедшего от начала колебаний.