26. Явление самоиндукции. Индуктивность.

При изменении силы тока в этой цепи произойдет изменение магнитного поля, в результате чего в этой же цепи возникнет дополнительный индукционный ток. Такое явление называется самоиндукцией, а ток, возникающий при этом, называется током самоиндукции.

Явление самоиндукции - это возникновение в проводящем контуре ЭДС, создаваемой вследствие изменения силы тока в самом контуре.

Индуктивность контура зависит от его формы и размеров, от магнитных свойств окружающей среды и не зависит от силы тока в контуре.

ЭДС самоиндукции определяется по формуле:

Индуктивность- называют коэффициент пропорциональности между силой тока в проводящем контуре и созданным им магнитным потоком, пронизывающим этот контур.

27. Энергия магнитного поля. Объемная плотность энергии.

Энергия магнитного поля равна собственной энергии тока. Собственная энергия тока численно равна работе, которую должен совершить источник тока для преодоления ЭДС самоиндукции, чтобы создать ток в цепи.

Энергия магнитного поля, создаваемого током в замкнутом контуре индуктивностью L, равна (где I — сила тока в контуре).

Проводник, по которому протекает электрический ток, всегда окружен магнитным полем, причем магнитное поле появляется и исчезает вместе с появлением и исчезновением тока. Магнитное поле, подобно электрическому, является носителем энергии. Естественно предположить, что энергия магнитного поля равна работе, которая затрачивается током на создание этого поля.

Физическая величина равная энергии магнитного поля в единице объема, называется объемной плотностью магнитной энергии.

28. Гипотеза Максвелла: магнитоэлектрическая индукция.

Максвелл ввел в физику понятие вихревого электрического поля: Всякое изменение магнитного поля порождает в окружающем пространстве вихревое электрическое поле, силовые линии которого замкнуты.

Максвелл высказал гипотезу о существовании и обратного процесса:

Изменяющееся во времени электрическое поле порождает в окружающем пространстве магнитное поле.

Гипотеза Максвелла была лишь теоретическим предположением, не имеющим экспериментального подтверждения, однако на ее основе Максвеллу удалось записать непротиворечивую систему уравнений, описывающих взаимные превращения электрического и магнитного полей, т. е. систему уравнений электромагнитного поля (уравнений Максвелла).

Из теории Максвелла вытекает ряд важных выводов:

1. Существуют электромагнитные волны, то есть распространяющееся в пространстве и во времени электромагнитное поле.

Электромагнитные волны поперечны – векторы Е и В перпендикулярны друг другу и лежат в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны.

2. Электромагнитные волны распространяются в веществе с конечной скоростью

Скорость c=300000 км/с распространения электромагнитных волн в вакууме является одной из фундаментальных физических постоянных.

3. По гипотезе Максвелла в электромагнитной волне происходят взаимные превращения электрического и магнитного полей. Эти процессы идут одновременно, и электрическое и магнитное поля выступают как равноправные «партнеры». Поэтому, Максвелл считал, что объемные плотности электрической и магнитной энергии равны друг другу.

29. Колебательный контур без активного сопротивления (L-C – контур). Период колебаний.

Примером электрической цепи, в которой могут возникнуть свободные электрические колебания, является простейший колебательный контур, состоящий из конденсатора электроемкостью С и соединенной с ним последовательно катушки индуктивности L.

Колебательный процесс в колебательном контуре переменного тока, который состоит из идеальной катушки L (R = 0) и конденсатора C, то есть контура без потерь. Колебательный процесс в таком контуре заключается во взаимном преобразовании электрического и магнитного полей.

Предположим, что конденсатор включен на заряд и получил от источника e(t) энергию электрического поля , после этого конденсатор переключен в режим разряда на катушку L.

При этом в замкнутом контуре LC появляется ток , где частота собственных колебаний контура равна .

Период колебаний в контуре определяется формулой Томсона: