Вопросы по шестой главе:

1. Напишите общую формулу магнитного взаимодействия двух движущися зарядов.

2. В чём физический смысл магнитного взаимодействия?

3. Что такое магнитная индукция?

4. Как определяется магнитная индукция движущегося заряда?

5. Как определяется магнитная индукция участка проводника с током?

6. Как взаимодействуют друг с другом параллельные проводники с током?

7. Сформулируйте закон полного тока.

8. Чему равна магнитная индукция в сердечнике торроидальной катушки?

9. Сформулируйте закон электромагнитной индукции.

10. Почему ЭДС, наводимая переменным магнитным полем, берется со знаком „-“.

11. Что такое пара- и диамагнетики?

12. Что такое магнитный момент контура с током?

13. В чём причина диамагнетизма?

14. Что такое ферромагнетик?

15. Что такое домен?

16. Что такое петля гистерезиса?

17. Что такое магнитомягкие и магнитожёсткие ферромагнетики?

18. Из какого материала изготавливают постоянные магниты?

19. Что такое напряжённость магнитного поля?

20. Что такое силовая линия магнитного поля?

21. Чем отличаются силовые линии магнитного поля от силовых линий электростатического поля?

22. Что такое магнитный поток?

23. Как устроен идеальный трансформатор?

24. Что такое коэффициент самоиндукции (индуктивность)?

25. Что такое коэффициент взаимоиндукции?

26. Чему равен коэффициент самоиндукции торроидальной катушки?

27. Чему равен коэффициент взаимоиндукции двух торроидальных катушек?

28. Что такое коэффициент трансформации?

29. Как соотносятся между собой ЭДС, наводимые в первичной и вторичной катушках трансформатора?

30. Как соотносятся между собой токи первичной и вторичной катушек идеального трансформатора?

31. Чему равна энергия магнитного поля?

32. Чему равна удельная энергия магнитного поля?

Глава седьмая. Электрический ток

7.1. Основные элементы цепи постоянного тока. Законы Ома и Джоуля–Ленца

На рис. 7.1 изображен участок цепи постоянного тока. Он состоит из двух элементов – сопротивления R и ЭДС Е. На рисунке 7.1, а ЭДС изображена так, как это принято в электротехнических дисциплинах [7], а на рисунке 7.1, б – как в курсах общей физики [1, 4]. В дальнейшем здесь применяется графика инженерной конструкторской документации (т.е. согласно рис. 7.1, а).

Рис. 7.1. Участок цепи постоянного тока:

а – электротехническое изображение; б – физическое изображение

Точно также в соответствии с требованиями к графическим изображениям электротехнических величин, последние изображаются заглавными буквами, если они не зависят от времени.

Напомним, что сопротивление проводников обусловлено тем, что при движении свободных электронов в металле они преодолевают препятствие в виде связанных малоподвижных положительных ионов, совершающих тепловые колебания.

ЭДС вызываются так называемыми сторонними силами, т. е. имеющими неэлектрическую природу; в частности, химическую, термодинамическую, магнитную, механическую, оптическую.

Как правило, ЭДС таких источников слабо зависит от тока. Теоретически такую зависимость описывают путем разбиения их разности потенциалов на два слагаемых – постоянное, не зависящее от тока - , и линейно зависящее от него – (внутреннее сопротивление). Если последовательно с источником тока включен резистор, то можно сложить с сопротивлением этого резистора. Поэтому в этой главе принято, что Е не зависит от тока I, а разность потенциалов пропорциональна току I.

Работа по перемещению единичного положительного заряда из точки «а» в точку «в», осуществляемая электростатическими и сторонними силами, именуется напряжением U.

Направление стрелки напряжения U соответствует равенству , а стрелки ЭДС Е – равенству . Между напряжением U, ЭДС E и током I имеет место соотношение

(7.1)

Изменение направления стрелок U,E,I на рисунке 7.1 сопровождается изменение знака на «минус» в формуле (7.1).Формула (7.1) именуется законом Ома для участка цепи постоянного тока.

Умножив правую и левую часть формулы (7.1) на произведения (IR), получим:

. (7.2)

Эта формула является модификацией закона сохранения энергии для участка электрической цепи, чаще именуемой законом Джоуля-Ленца. В этой формуле - электрическая мощность, превращающаяся в тепловую ( всегда); - мощность обмена электрической энергией между данным участком и остальной цепью (если ,участок получает энергию из окружающей цепи, если , то отдает); - мощность, вносимая в данный участок источником (если ,то энергия отдаётся источником в цепь, если ,то ЭДС служит потребителем энергии).