28. Токи при замыкании и размыкании цепи.

Токи при размыкании и замыкании цепи

Выключение тока (R, L, )

При t = 0 отключен ток, следовательно возникнет в контуре ЭДС самоиндукцией , и индукционный ток :

Сила тока с течением времени будет уменьшаться по экспоненциальному закону.

– время релаксации

Время релаксации – время, в течение которого сила тока уменьшается в e раз.

Включение тока

Возникает ЭДС самоиндукции помимо внешней ЭДС:

Пусть

29. Энергия магнитного поля. Объемная плотность энергии магнитного поля.

Рассмотрим контур индуктивностью L, по которому течет ток силой I, тогда магнитный поток пронизывающий контур:

Зная связь между работой и энергией, магнитным потоком и индуктивностью, получим:

Покажем связь между энергией магнитного поля и силовыми характеристиками магнитного поля:

w – объёмная плотность энергии – энергия в единице объёма:

30. Типы магнетиков.

Пара-, диа- и ферромагнитные вещества

Магнетики – вещества, намагничивающиеся под влиянием магнитного поля. Типы магнитиков:

1. Молекулы вещества имеют собственное магнитное поле, => при внесении такого вещества во внешнее воле внутри вещества будет наблюдаться усиление магнитного поля за счёт поворота молекул вдоль линий магнитной индукции. Такие вещества называются парамагнетиками (N₂, O₂, Al…), у них

2. Молекулы вещества не имеют собственного магнитного поля, => внутри такого вещества собственное поле направлено навстречу внешнему. Такие вещества называются диамагнетиками (H₂, Si, Ge, Pb…), и для них .

3. Ферромагнетики – вещества, у которых относительная магнитная проницаемость много больше единицы, т. е. (Fe, чугун, сталь…).

Ферромагнетик состоит из произвольно намагниченных областей (доменов).

При помещении ферромагнетика во внешнее поле домены переворачиваются по полю, => поле усиливается во много раз.

31,32,33. Намагниченность. Токи намагничивания. Магнитная проницаемость. Закон полного тока для магнитного поля в веществе. Напряжённость магнитного поля

Для количественного описания намагничения магнетиков вводят векторную величину – намагниченность, определяемую магнитным моментом единицы объёма магнетика:

, где

– магнитный момент магнетика, представляющий собой векторную сумму магнитных моментов отдельных молекул.

Магнитное поле в веществе складывается из двух полей: внешнего поля, создаваемого током, и поля, создаваемого намагниченным веществом, тогда:

, где

– поле, создаваемое намагничивающим током в вакууме

– поле, создаваемое молекулярными токами

, где

– магнитная восприимчивость вещества (безразмерная величина)

Для диамагнетиков , для парамагнетиков

– магнитная проницаемость (безразмерная величина), => – в среде.

Закон полного тока для магнитного поля в веществе

, где

и – соответственно алгебраические суммы макротоков (токов проводимости) и микротоков (молекулярных токов), охватываемых произвольным замкнутым контуром L.

Циркуляция вектора магнитной индукции по произвольному замкнутому контуру равна алгебраической сумме токов проводимости и молекулярных токов, охватываемых этим контуром, умноженной на магнитную постоянную. Вектор характеризует результирующее поле, созданное как макроскопическими токами в проводниках (токами проводимости), так и микроскопическими токами в магнитиках, поэтому линии вектора магнитной индукции не имеют источников и являются замкнутыми.

Докажем, что циркуляция намагниченности по произвольному замкнутому контуру L равна алгебраической сумме молекулярных токов, охватываемых этим контуром:

Тогда закон полного тока для магнитного поля в веществе запишем в виде:

– теорема о циркуляции вектора

Циркуляция вектора по произвольному замкнутому контуру L равна алгебраической сумме токов проводимости, охватываемых этим контуром.