
- •Характеристики магнитного поля (индукция, напряженность, их связь между собой).
- •Индукция магнитного поля движущегося заряда.
- •Закон Био-Савара-Лапласа.
- •Индукция конечного отрезка и бесконечного прямого провода с током.
- •Индукция в центре кругового витка с током.
- •Сила Лоренца. Движение заряженной частицы в магнитном поле.
- •Сила Ампера. Контур с током в магнитном поле. Магнитный момент. Вращающий момент. Потенциальная энергия.
- •Работа, совершаемая при перемещении тока в магнитном поле.
- •Теорема о циркуляции (без вывода). Индукция магнитного поля бесконечного прямого тока, равномерно распределенного по сечению проводника.
- •Индукция магнитного поля бесконечного соленоида.
- •Индукция магнитного поля тороида.
- •Явление электромагнитной индукции. Закон Фарадея. Потокосцепление.
- •Индуктивность контура. Индуктивность длинного соленоида.
- •Включение и выключение цепи, содержащей индуктивность.
- •Явление взаимной индукции. Взаимная индуктивность (статическое и динамическое определения).
- •Взаимная индуктивность двух контуров, намотанных на тороидальный сердечник.
- •Энергия магнитного поля. Объёмная плотность энергии.
- •Вихревое электрическое поле. Ток смещения.
- •Уравнения Максвелла в интегральной форме.
- •Магнитное поле в веществе. Намагниченность. Диамагнетики, парамагнетики и механизм их намагничивания.
-
Уравнения Максвелла в интегральной форме.
Открытие Максвеллом тока смещения уравняла в правах электрическое и магнитные поля и позволило создать единую теорию электромагнитных явлений. Эта теория объяснила уже имеющиеся экспериментальные факты и позволила предсказать новые явления, так из уравнений Максвелла вытекает существование электромагнитных волн, которые в вакууме распространяются со скоростью света и это послужило основе электромагнитной теории света. Таким образом, имеется единое электромагнитное поле, а разделение его на чисто электрическое и чисто магнитное поле носит методический характер (для удобства).
Теория Максвелла сформулирована в виде так называемых уравнений Максвелла, эта теория носит феноменологический или описательный характер.
Уравнения Максвелла имеют следующий вид:
Они позволяют по заданному распределению зарядовых токов рассчитывать характеристики полей.
Первые два уравнения содержат основные
характеристики электрического и
магнитного полей. Вторые два —
вспомогательные характеристики:
и
. Уравнения отображают следующие факты
природы:
-
Переменное магнитное поле создаёт электрическое поле.
-
В природе нет магнитных зарядов.
-
Магнитное поле создаётся движущимися зарядами и переменным электрическим полем.
-
Заряды создают электрическое поле.
К этим уравнениям добавляется следующее выражение:
,
,
,
,
— характеризуют свойства среды
-
Магнитное поле в веществе. Намагниченность. Диамагнетики, парамагнетики и механизм их намагничивания.
Если проводники, по которым текут токи,
расположить в какой-то среде, а не в
вакууме, то магнитное поле изменится,
так как все вещества являются магнетиками.
Это свойство объяснил Ампер, он
предположил, что в веществе циркулируют
некие круговые токи, и каждый такой ток
обладает магнитным моментом. В отсутствие
внешнего поля все эти магнитные моменты
ориентированы хаотически, суммарный
магнитный момент вещества равен нулю
и вещество не намагничивается. Во внешнем
поле эти магнитные моменты выстраиваются
преимущественно вдоль поля, суммарный
магнитный момент не равен нулю и вещество
намагничивается. Количественной
характеристикой при этом является так
называемая намагниченность.
- суммарный магнитный момент единицы
объема. Можно показать, что напряженность
вводится
следующим образом
.
Оказывается, что I намагниченность,
также зависит от
:
Диамагнетики,
парамагнетики и механизм их намагничивания.
В результате действия
начинается
прецессия электронной орбиты.
Следовательно, на упорядоченное движение
электрона накладывается ещё одно
упорядоченное движение. Изобразим
проекцию траектории на плоскость
перпендикулярную
.
Следовательно возникает наведённой
магнитный момент
всегда
направленный противоположно
.
I – наведенный ток.
-
Ферромагнетики. Петля гистерезиса. Домены.
Их намагниченность до
превышает
пара-ферромагнетики, причем намагниченность
зависит от
сложным
образом.
Изобразим
при различных изменениях
-
коэрцитивная сила
Получилась петля гистерезиса.
Поскольку в точке 1 было насыщение, то петля называется основным циклом. Внутри множество частных циклов показанных пунктиром.
Поскольку
,
то
,
,
Максимум
достигается
до выхода намагниченности насыщения.
Свойства ферромагнетиков объясняются
тем, что даже при отсутствии внешнего
поля в ферромагнетике возникают области
самопроизвольного или спонтанного
намагничивания, так называемые домены.
Домены образуются потому, что это энергетически более выгодное состояние.
Во внешнем поле домены 1 и 3 увеличиваются, а домены 2 и 4 уменьшаются в размерах.
В конце концов 2 и 4 исчезают, а 1 и 3 остаются(они максимальные). При дальнейшем увеличении 1 и 3 начинают выстраиваться по полю и в конечном итоге домены вышли на насыщение.
Закон Кюри-Вейсс