45. Природа электромагнитной индукции. Вихревое электрическое поле.

Явление электромагнитной индукции обнаружено в 1831 г. Фарадеем. Оно выражает взаимосвязь электрических и магнитных явлений.

Явление возникновения ЭДС в контуре при изменении магнитного потока, пронизывающего контур, называется электромагнитной индукцией.

Индукционный ток направлен так, чтобы своим магнитным полем противодействовать изменению магнитного потока, которым он вызван.

Из закона Фарадея=–dФ/dtследует, чтолюбоеизменение сцепленного с контуром потока магнитной индукции приводит к возникновению ЭДС индукции и вследствие этого появляется индукционный ток. Т.е., возникновение э.д.с. электромагнитной индукции возможно и в неподвижном контуре, находящемся в переменном магнитном поле. Однако э.д.с. в любой цепи возникает только тогда, когда в ней на носители тока действуют сторонние силы — силы неэлектростатического происхождения. Поэтому встает вопрос о природе сторонних сил в данном случае.

Природа ЭДС индукции заключается в возникновении вихревого электрического поляв любой области пространства, где существует переменное магнитное поле.

При изменении поля сильного электромагнита появляются мощные вихри электрического поля, которые можно использовать для ускорения электронов до скоростей, близких к скорости света. На этом принципе основано устройство ускорителя электронов — бетатрона. Электрический ток в бетатроне не возникает непосредственно в вакуумной камере без каких-либо металлических проводников.

48. Взаимная индукция. Теорема взаимности.

Взаимная индукция - частный случай электромагнитной индукции, при котором переменный ток в одном контуре индуцирует (наводит) ток в другом контуре, неподвижном относительно первого. Если ток I₂ изменяется, то в контуре 1 индуцируется э.д.с. , которая равна и проти­воположна по знаку скорости изменения магнитного потока Ф₁₂, созданного током во втором контуре и пронизывающего первый:

Теорема взаимности: для линейной цепи ток в k–й ветви, вызванной единственной в схеме ЭДС, находящейся в i–й ветви,будет равен токув i–й ветви, вызванному ЭДС, численно равной ЭДС, находящейся в k–й ветви,. Отсюда вытекает соотношение.

54. Колебательный контур. Свободные и затухающие колебания.

Среди различных электрических явлений особое место занимают электромагнитные колебания, при которых электрические величины (заряды, токи) периодически изменя­ются и которые сопровождаются взаимными превращениями электрического и магнит­ного полей. Для возбуждения и поддержания электромагнитных колебаний использует­ся колебательный контур— цепь, состоящая из включенных последовательно катушки индуктивностьюL,конденсатора емкостьюСи резистора сопротивлениемR.

Согласно закону Ома, для контура, содержащего катушку индуктивностьюL, конденсатор емкостьюСи резистор сопротивлениемR,гдеIR—напряжение на резисторе,Uc=Q/C—напряжение на конденсаторе,– э.д.с. самоиндукции, возникающая в катушке при протекании в ней переменного тока (– единственная э.д.с. в контуре). Следовательно,(143.1)

Разделив на Lи подставивполучим дифференциальное уравнение колебаний зарядаQв контуре:

Диф­ференциальное уравнение свободных затухающих колебаний заряда в контуре (при R0) имеет видЕго можно записать в идееКолебания заряда совершаются по законус частотой, меньшей собственной частоты контура₀. ПриR=0 формула (146.13) переходит в (143.4). Логарифмический декремент затухания определяется формулой, а добротность колебательного контура