Экзамен Физика 2 семетр / Lekcii_po_fizike_(Bogdanov)

Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software

http://www.foxitsoftware.com For evaluation only.

Магнитное поле в вакууме 20.6

Найдем момент сил (вращательный момент), действующий на контур с током в однородном магнитном поле. При этом учтем известный из механики факт, что если результирующая сил равна нулю, то момент сил не зависит от выбора точки, относительно которой он вычисляется. Рассмотрим прямоугольный контур со сторонами a b, расположенный в однородном магнитном поле так, что вектор нормали n образует с вектором В угол , и стороны контура перпендикулярны вектору В.

Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software

http://www.foxitsoftware.com For evaluation only.

Магнитное поле в вакууме 20.7

Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software

http://www.foxitsoftware.com For evaluation only.

Магнитное поле в вакууме 20.8

Слагаемые в этой сумме направлены в одну сторону. По формуле (для силы Ампера) обе силы равны F1=F2=IaB, кроме того, r1=r2=a/2. Поэтому слагаемые одинаковы по величине и равны

| r1, F1 | | r2 , F2 | IBb a sin 2

а величина результирующего момента

N=IBabsin IBSsin

Воспользовавшись определением магнитного момента контура, можно записать величину момента сил Ампера, действующих на этот контур:

N=pmBsin

Векторы pm, B, N составляют правую тройку векторов, поэтому в общем виде получаем

Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software

http://www.foxitsoftware.com For evaluation only.

Магнитное поле в вакууме 20.9

Для момента сил Ампера, существует два положения = 0 и = , в которых этот момент обращается в нуль. В остальных случаях вращающий момент, действующий на контур с током, стремится развернуть контур так, чтобы направление магнитного момента контура совпало с направлением магнитной индукции внешнего поля, т.е. к состоянию = 0. Поэтому при = 0 контур оказывается в устойчивом равновесии, а при = – в неустойчивом.

Элементарная работа dА, совершаемая силой Ампера dF при перемещении на dr в магнитном поле элемента проводника dl, равна

dA dF, dr I dl, B ,dr I dr,dl ,B

Векторное произведение перемещения и элемента проводника есть вектор площадки, прочерченной проводником при его перемещении

Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software

http://www.foxitsoftware.com For evaluation only.

Магнитное поле в вакууме 20.11

Если в постоянном магнитном поле перемещается замкнутый контур, то поток, прочерченный всеми элементами контура, равен изменению потока пронизывающего контур.

Предположим есть два последовательных состояния контура С1 и С2. Поверхности S1 и S2, которые ограничивает контур в положениях С1 и С2 и поверхность Sп, прочерченная контуром, составляют замкнутую поверхность. По теореме Остроградского-Гаусса для магнитной индукции суммарный поток через эту замкнутую поверхность равен нулю. Выберем нормали n1 и n2 к поверхностям S1 и S2.

При этом поток наружу из замкнутой поверхности складывается из потока через S1 в направлении n1 (равен Ф1), потока через S2 в направлении противоположном n2 (равен Ф2) и потока через прочерченную поверхность Sп (Ф). Таким образом, получаем

Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software

http://www.foxitsoftware.com For evaluation only.

Магнитное поле в вакууме 20.12

откуда Ф=Ф2-Ф1. Следовательно, соотношение для замкнутого контура

можно записать так

A12 Ф2 -Ф1

При выводе этой формулы мы рассмотрели простое перемещение контура, но она оказывается справедливой и при более сложных изменениях состояния контура, например, при вращении и при деформации. В приведенном виде она выполняется для движении не только одиночного контура, но и катушки, состоящей из нескольких витков, в частности, для катушки из N одинаковых витков. В последнем случае потокосцепление равно = N м, где м – магнитный поток через один виток.

Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only.

Лекция 21 Виды поляризации диэлектриков. Поляризованность Р.

Свойства поля вектора Р. Вектор D. Условия на границе двух

диэлектриков для векторов E и D

Вещество, внесенное в электрическое поле, может существенно изменить его. Это связано с тем, что вещество состоит из заряженных частиц. В отсутствие внешнего поля частицы распределяются внутри вещества так, что создаваемое ими электрическое поле в среднем по объемам, включающим большое число атомов или молекул, равно нулю. В диэлектриках нет свободных электрических зарядов. Они состоят из нейтральных атомов или молекул. Заряженные частицы в нейтральном атоме связаны друг с другом и не могут перемещаться под действием электрического поля по всему объему диэлектрика.

При внесении диэлектрика во внешнее электрическое поле Е0 в нем возникает некоторое перераспределение зарядов, входящих в состав атомов или молекул. В результате такого перераспределения на поверхности и, вообще говоря, и в объеме диэлектрического образца появляются избыточные нескомпенсированные связанные заряды.

Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software

http://www.foxitsoftware.com For evaluation only.

Диэлектрики 21.2

Связанные заряды создают электрическое поле Е’ которое внутри диэлектрика направлено противоположно вектору напряженности Е0 внешнего поля. Этот процесс называется поляризацией диэлектрика.

Существует несколько механизмов поляризации диэлектриков. Основными из них являются ориентационная и электронная поляризации. Первый механизм работает при поляризации полярных диэлектриков, второй – неполярных.