12. Закон Джоуля – Ленца в дифференциальной форме. Закон Джоуля-Ленца для однородного проводника.

Закон Джоуля Ленца в дифференциальной форме может применяться не только к проводникам, но и к полупроводникам, а еще и к электролитам. Еще можно заметить, при этом не важна природа внешних сил, которые вызывают ток.

(где: ω- объемная плотность тепловой мощности тока в проводнике, σ- удельная электрическая проводимость, Е- напряженность электрического поля)

Возьмём проводник, к концам которого приложено напряжение. Следовательно, через него протекает ток. Таким образом, электростатическое поле и внешние силы совершают работу по перемещению электрического заряда от одного конца проводника к другому. Если при этом проводник остается неподвижный и внутри него не происходят химические превращения. То вся работа, затрачиваемая внешними силами электростатического поля, идет на увеличение внутренней энергии проводника. То есть на его разогрев.

13. Работа и мощность тока.

14. Магнитные силы. Магнитное поле. Магнитная индукция. Сила Лоренца.

Магнитные силы — это силы, с которыми проводники с током действуют друг на друга.

Магнитное поле — это особый вид материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между движущимися электрически заряженными частицами.

Магнитная индукция. — векторная величина, являющаяся силовой характеристикой магнитного поля (его действия на заряженные частицы) в данной точке пространства

15. Сила Ампера (сила, действующая на проводник с током в магнитном поле).

Сила Ампера максимальна, если вектор магнитной индукции перпендикулярен проводнику.

16. Закон Био-Савара-Лапласа. Расчет магнитных полей по принципу их суперпозиции.

Французский математик Пьер Лаплас обобщил эти исследования. Он проанализировал экспериментальные данные и сделал вывод, что магнитное поле любого тока может быть вычислено как векторная сумма (суперпозиция) полей, создаваемых отдельными элементарными участками тока:

17. Расчет магнитного поля витка с током. Магнитный момент.

Магнитный момент витка с током это физическая величина, как и любой  другой магнитный момент, характеризует магнитные свойства данной системы. В нашем случае систему представляет круговой виток с током. Этот ток создает магнитное поле, которое взаимодействует с внешним магнитным полем. Это может быть как поле земли, так и поле постоянного или электромагнита.

Рисунок — 1 круговой виток с током

 Круговой виток с током можно представить в виде короткого магнита. Причем этот магнит будет направлен перпендикулярно плоскости витка. Расположение полюсов такого магнита определяется с помощью правила буравчика. Согласно которому северный плюс будет находиться за плоскостью витка, если ток в нем будет двигаться по часовой стрелке.

Рисунок—  2 Воображаемый полосовой магнит на оси витка

 На этот магнит, то есть на наш круговой виток с током, как и на любой другой магнит, будет воздействовать внешнее магнитное поле. Если это поле будет однородным, то возникнет вращающий момент, который будет стремиться развернуть виток. Поле буде поворачивать виток так чтобы его ось расположилась вдоль поля. При этом силовые линии самого витка, как маленького магнита, должны совпасть по направлению с внешним полем.

 Если же внешнее поле будет не однородным, то к вращающему моменту добавится и поступательное движение. Это движение возникнет вследствие того что участки поля с большей индукцией будут притягивать наш магнит в виде витка больше чем участки с меньшей индукцией. И виток начнет двигаться в сторону поля с большей индукцией.

 Величину магнитного момента кругового витка с током можно определить по формуле.

Где, I ток протекающий по витку

       S площадь витка с током

       n нормаль к плоскости в которой находится виток

 Таким образом, из формулы видно, что магнитный момент витка это векторная величина. То есть кроме величины силы, то есть ее модуля он обладает еще и направлением. Данное свойство магнитный момент получил из-за того что в его состав входит вектор нормали к плоскости витка.

Вращающий момент зависит как от свойств поля в данной точ- ке, так и от свойств контура. Опыт показывает, что вращающий мо- мент, действующий на контур в данной точке поля, зависит от ориен- тации контура в пространстве (т.е. от направления вектора Ř r ), про- порционален силе тока ij в контуре и площади Ľ контура. Следовательно, действие магнитного поля на плоский контур с током зависит от величины, которую называют магнитным моментом контура с током (рис. 2.1): (1.1)

Модуль магнитного момента: и измеряется в[ ] 2 ī× м . На пробные контуры,

отличающиеся значением Śŗ , действу- ют в данной точке поля разные по модулю вращающие моменты ķ . Однако отношение при фиксированной ориентации контура оказывается одним и тем же. Поэтому в качестве модуля магнитной индукции можно принять величину, равную отношению максимально- го вращающего момента к магнитному моменту контура:

где M (max) - наибольше значение вращающего момента