Магнитное поле в веществе

Длинный соленоид с магнетиком. Намагничивание вещества. Молеку­лярные токи. Намагниченность. Напряженность магнитного поля. Магнит­ная проницаемость. Основные уравнения магнетостатики в веществе. Граничные условия на поверхности раздела двух магнетиков. Плотность энергии постоянного магнитного поля в веществе. Магнитные цепи.

Внутренняя и свободная энергия диэлектриков во внешнем электро­статическом поле и условия термодинамического равновесия. Электрострикция. Электрокалорический эффект. Сегнетоэлектрики.

Магнетики. Пара-, диа-, ферро-, антиферромагнетики. Элементы теории ферромагнетизма. Точка Кюри. Доменная структура. Техническая крива/я намагничивания. Внутренняя и свободная энергия магнетиков во внешнем магнитостатическом поле и условия термодинамического равнове­сия. Магнитострикция ферромагнетиков. Магнитный метод охлаждения.

Электромагнитная индукция

Электромагнитная индукция. Правило Ленца. Явления самоиндукции. Правило Ленца. Коэффициенты индуктивности и взаимной индуктивности.

Явления самоиндукции при замыкании и размыкании электрической цепи. Флюксметр. Магнитная энергия тока, плотность энергии магнитного поля.

Уравнения Максвелла

Фарадеевская и Максвелловская трактовки явления электромагнит­ной индукции. Вихревое электрическое поле. Ток смещения. Система урав­нений Максвелла в интегральной и дифференциальной формах. Скалярный и векторный потенциалы электромагнитного поля. Закон сохранения энер­гии для электромагнитного поля. Плотность энергии электромагнитного по­ля. Плотность потока энергии электромагнитного поля.

Принцип относительности в электродинамике

Опыт Майкельсона. Независимость скорости света от движения ис­точника. Инвариантность уравнений Максвелла относительно преобразова­ний Лоренца. Релятивистские преобразования зарядов, токов и электро­магнитных полей. Инварианты преобразований. Относительность разделе­ния электромагнитного поля на электрическое и магнитное поля. Эффект Допплера. Аберрация света.

Квазистационарное электромагнитное поле

Условия малости тока смещения. Токи Фуко. Квазистационарные яв­ления в линейных проводниках. Переходные процессы в электрических це­пях. Генератор переменного тока. Импеданс. Цепи переменного тока. Дви­жение проводника в магнитном поле.

Электромагнитные колебания и волны

Колебательный контур. Затухающие колебания. Вынужденные колебания. Резонанс. Добротность в электрических цепях.

Плоские электромагнитные волны. Волновое уравнение. Скорость распространения электромагнитных волн. Поляризация. Энергетические ха­рактеристики электромагнитных волн. Вектор Пойнтинга. Излучение дипо­ля. Диаграмма направленности. Сферические и цилиндрические волны.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

часть 2.1

Основные законы и формулы

1. Связь магнитной индукции с напряжённостьюмагнитного поля

,

где - относительная магнитная проницаемость изотропной среды (в вакууме=1);- магнитная постоянная.

2. Магнитная индукция в центре кругового тока.

,

где R- радиус витка, I- сила тока.

3. Магнитная индукция поля длинного прямого тока

,

где расстояние от оси проводника до точки, в которой определяется магнитная индукция.

4. Магнитная индукция поля, создаваемая отрезком провода с током (рис. 6)

.

Обозначения ясны из рисунка. Направление вектора обозначено точкой - это значит, что векторнаправлен перпендикулярно плоскости чертежа « к нам ».

При симметричном расположении концов провода относительно точки, в которой определяется индукция, - , тогда.

5. Магнитная индукция поля длинного соленоида:

а) в центре

в) на краю ,

где - число витков, приходящееся на единицу длины.

(N – число витков соленоида, ℓ- его длина).

6. Сила, действующая в магнитном поле на элемент проводника с током длиной dℓ (закон Ампера),

или ,

где α – угол между направлением тока в элементе проводника и вектором магнитной индукции .

В случае однородного магнитного поля и прямого отрезка проводника длиной ℓ модуль силы Ампера

.

7. Сила взаимодействия, приходящаяся на единицу длины каждого из двух длинных прямолинейных проводов с токами

,

где d- расстояние между проводами .

8.Магнитный момент плоского контура с током

,

где - единичный вектор нормали к плоскости контура,

I – сила тока, протекающего по контуру,

S – площадь контура.

Рис. 6

9. Вращающий момент, действующий контур с током, помещённый в однородное поле

или ,

где α – угол между векторами и.

10. Сила, действующая на движущийся заряд в магнитном поле (сила Лоренца)

или F = ,

где - скорость заряженной частицы, α – угол между векторамии.

11. Магнитный поток:

а) через произвольную поверхность S, помещённую в неоднородное поле

,

где - единичный вектор нормали к элементу поверхностиdS, - проекция векторана направление нормалиn, α – угол между вектором и нормалью;

б) через плоскую поверхность, помещённую в однородное поле

.

12. Потокосцепление (полный магнитный поток)

.

Формула верна для соленоида и тороида, когда N витков плотно прилегают друг к другу.