Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Физикка. 49-56.doc
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.07.2025
Размер:
61.44 Кб
Скачать

49

Резонанс напряжений и токов в цепи переменного тока. Векторные диаграммы.

Резонанс напряжений наблюдается в контуре, составленного из последовательно соединенных R, C, L. Если в этом контуре wL=(wC)^-1 (1) то угол сдвига фаз между током и напряжением =0. Условию (1) удовлетворяет частота wp=(LC)^(-1/2). В данном случае общее сопротивление Z=(R2+(wL-1/wC)2)^1/2 становится равном R и ток становится максимальным. Резонанс напряжений (последовательный резонанс) – увеличение силы тока при приближении частоты переменного напряжения с собственной частотой колебат.системы.

Резонанс токов наблюдается в контуре,

с оставленном из параллельно соединенных C и L.

(РИС.(I1 там где C )) Если питающее напряжение

U=UmCoswt, то в первой ветви I1=Im1Cos(wt-φ1),

а во второй I2=Im2Cos(wt-φ2), амплитуды которых

равны соответственно I1=Um/wL и I2=Um/(1/wC).

Тогда разность фаз φ1- φ2 =π и амплитуда

силы тока в неразветвленной цепи

Im=|Im1-Im2|=Um|wC-1/wL|. Если w=wр=(LC)^-1/2 то Im1=Im2 и Im=0. Явление резкого уменьшения амплитуды силы тока во внешней цепи, питающей параллельно включенные C и L, при приближении частоты напряжения к резонансной частоте называется резонансом токов (параллельным резонансом). Используется для выделения одного определенного колебания из сигнала сложной формы.

50

Вихревое электрическое поле. Ток смещения.

По Максвеллу, изменяющееся во времени маг.поле порождает элект.поле EB , циркуляция которого равна {L}EBdl= -dФ/dt. Подставляя выражение Ф=∫{S}BdS получаем §{L}EBdl= -d(∫{S}BdS)/dt. Если поверхность и контур неподвижны, то дифференцирование можно заменить на интегрирование {L}EBdl=-∫{S}(dB/dt)dS. А циркуляция вектора напряженности электростатического поля вдоль замкнутого контура равна §{L}Eqdl=0. Сравнивая эти выражения видно что между полями EB и Eq имеется принципиальное различие: циркуляция вектора EB в отличии от циркуляции вектора Eq не равна 0. Следовательно, эл.поле , возбуждаемое маг.полем, как и само магнитное, является вихревым.

Для установления закономерности между меняющимся эл. и маг. полями Максвелл ввел понятие тока смещения. §{S}DdS=q dq/dt=d(§{S}DdS)/dt dq/dt=§{S}(dD/dt)dS от сюда следует что плотность тока смещения равна jсм= dD/dt Iсм= §{S}jсмdS током смещения называется физ.величина равная потоку вектора плотности тока смещения сквозь поверхность S. Ток смещения является источником вихревого маг.поля и не сопровождается выделением теплоты. В диэлектриках плотность тока смещения состоит из двух составляющих так как D0E+P то jсм= ε0dE/dt+dP/dt , где ε0dE/dt-плотность тока смещения в вакууме, dP/dt-плотность тока поляризации.

51

Система ур Максвелла для электромагнитного поля в интегральной и дифф формах и их физ смысл.

Интегральная форма:

  1. {L}Edl=-∫{S}(dB/dt)dS Циркуляция вектора напряженности эл.поля по произвольному замкнутому контуру, мысленно проведенному в эл.-маг. поле равна взятой с «-» скорости изменения магнитного потока сквозь поверхность, ограниченную этим контуром. Это уравнение показывает, что источниками эл.поля могут быть не только эл.заряды, но и изменяющиеся во времени магнитные поля.

  2. §{L}Hdl=∫{S}(dB/dt)dS=Iмакро+Iсм Циркуляция вектора напряженности маг.поля по произвольному, неподвижному, замкнутому контуру, мысленно проведенному в эл.-маг. поле равна алгебраической сумме макротока и тока смещения сквозь поверхность, ограниченную этим контуром. Это уравнение показывает, что маг.поля могут возбуждаться либо движущимися эл.зарядами, либо изменяющимися во времени эл.полями.

  3. По теореме Острог.-Гауса §{S}DdS=q и если заряд распределен внутри замкнутой поверхности непрерывно с объемной плотностью ρ, то §{S}DdS=∫{V}ρdV Поток вектора эл.смещения через произвольную, неподвижную, замкнутую поверхность, мысленно проведенную в эл.-маг. поле равен суммарному свободному эл.заряду, находящемуся внутри области, ограниченной этой поверхностью.

  4. Теорема Острог.-Гауса для поля B §{S}BdS=0 Магнитный поток через произвольную, неподвижную, замкнутую поверхность, мысленно проведенную в эл.-маг. поле равен 0.

Дифференциальная форма:

  1. rotE=-dB/dt

  2. rotH=j+dD/dt

  3. divD

  4. divB=0

Материальные ур-ия:

  1. D=εε0E

  2. B=μμ0H

  3. jE, где γ-удельная проводимость

52

Относительность электрических и магнитных полей. Преобразования Лоренца для электрических и магнитных полей.

Принцип относительности для эл-маг.явлений: Все системы отсчета движущиеся относительно друг друга равномерно и прямолинейно равноправны между собой и во всех системах законы эл-маг явлений одинаковы.

Рассмотрим две системы К(неподвижную) и К’(движ. со скоростью V относительно К). Будем считать, что эл.поле в К направленно вдоль Y, а магн. вдоль Z.

Преобразования Лоренца:

E’x=Ex H’x=Hx

((1-β^2)^1/2)E’y=Ey-VBz ((1-β^2)^1/2)H’y=Hy+VDz

((1-β^2)^1/2)E’z=Ez+VBy ((1-β^2)^1/2)H’z=Hz-VDy

B’x=Bx D’x=Dx

((1-β^2)^1/2)B’y=By+V/c2 Ez ((1-β^2)^1/2)D’y=Dy-V/c2Hz

((1-β^2)^1/2)B’z=Bz-V/c2 Ey ((1-β^2)^1/2)D’z=Dz+V/c2Bz

Если в одной системе координат сущ. только эл.поле, а магн.поля нет, то в другой системе координат будет эл. и маг. поля.

Рассмотрим изменение эл.поля заряда при его движении. (РИС зарядов)

Для наблюдателя относительно которого заряд покоится силовые линии расходятся во все стороны с одинаковой густотой. А для наблюдателя относительно которого заряд движется эл.поле будет другим. Силовые линии поворачиваются так, чтобы стать ┴ направлению движения. Существенные изменения эл.поля заметно если скорость заряда приближается к скор.света.

53