- •Электростатика и постоянный ток. Магнетизм
- •Электростатика и постоянный ток.
- •Электрический заряд. Закон сохранения заряда. Закон Кулона. Напряженность поля.
- •Принцип суперпозиции электрических полей.
- •Поток напряжённости. Теорема Гаусса для электростатического поля в вакууме.
- •Потенциал электростатического поля. Работа, совершаемая силами электростатического поля при перемещении в нём электрического заряда.
- •Примеры применения теоремы Гаусса к расчёту электростатических полей в вакууме.
- •Электрическое поле в диэлектрических средах. Дипольные моменты молекул диэлектрика. Поляризация диэлектрика.
- •Теорема Гаусса для электростатического поля в среде.
- •Условия для электростатического поля на границе раздела изотропных диэлектрических сред.
- •Проводники в электростатическом поле. Электроемкость проводника.
- •Взаимная ёмкость. Конденсаторы.
- •Потенциальная энергия системы точечных зарядов. Энергия заряженного проводника и электрического поля.
- •Постоянный электрический ток. Сила и плотность тока.
- •Законы постоянного тока. Сторонние силы.
- •Правила Кирхгофа
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самоконтроля.
- •Контрольное задание № 3.
- •Магнетизм
- •Магнитное взаимодействие проводников с токами. Контур с током в магнитном поле.
- •Циркуляция магнитного поля ( закон полного тока ) в вакууме. Теорема Гаусса для магнитного поля.
- •Работа перемещения проводника с током в постоянном магнитном поле.
- •Движение заряженных частиц в магнитном и электрическом полях.
- •Магнитные моменты электронов и атомов. Намагниченность вещества.
- •Магнитное поле в веществе. Циркуляция магнитного поля (закон полного тока) в веществе.
- •Условия для магнитного поля на границе раздела изотропных сред.
- •Виды магнетиков.
- •Электромагнитная индукция. Основной закон электромагнитной индукции.
- •Явление самоиндукции.
- •Взаимная электромагнитная индукция.
- •Энергия магнитного поля в неферромагнитной изотропной среде.
- •Система уравнений Максвелла.
- •Примеры решения задач.
- •Задачи для самостоятельного решения.
- •Контрольное задание № 4.
- •Беликов б. С. Решение задач по физике. Общие методы: [Учеб. Пособ. Для вузов].–м.: Высш. Школа, 1986. 255 с.
-
Взаимная электромагнитная индукция.
Взаимной индукцией называется явление возникновения ЭДС электромагнитной индукции в одной электрической цепи при изменении электрического тока в другой цепи или при изменении взаимного расположения этих двух цепей.
ЭДС взаимной индукции, возникающая во второй цепи вследствие изменения потокосцепления 21 взаимной индукции этой цепи и другой (первой) цепи с током, равна:
21 = – d21 / dt. (2.45)
Потокосцепление 21 обусловлено магнитным полем тока I1, идущего в первой цепи, и при прочих равных условиях пропорционально силе тока I1:
L21I1, (2.46)
где L21 – взаимная индуктивность второго и первого контуров (цепей). В отсутствии ферромагнетиков зависит от размеров и формы контуров, их взаимного распо-
ложения и магнитной проницаемости среды и не зависит от силы тока. Если контуры находятся в неферромагнитной среде, то L12 = L21. Если L12 = L21 = const, то ЭДС взаимной индукции:
21 = –L21 (dI1 / dt ) и 12 = –L12 (dI2 / dt) . (2.47)
-
Энергия магнитного поля в неферромагнитной изотропной среде.
При создании в замкнутом проводящем контуре электрического тока I необходимо совершить работу А по преодолению ЭДС самоиндукции, препятствующей нарастанию тока в контуре:
A = - .
В отсутствии гистерезиса окружающей среды работа А определяет магнитную энергию тока в контуре:
W m = LI2 / 2 . (2.48)
Магнитная энергия тока представляет собой не что иное, как энергию его магнитного поля. Например, энергия W mдлинного соленоида, магнитное поле которого можно считать однородным и локализованным внутри соленоида:
W m = n2I2V / 2 = on2I 2 S l / 2 = BHV / 2 , (2.49)
где n - количество витков на единицу длины соленоида; S - площадь поперечного сечения соленоида; l - длина соленоида; - относительная магнитная проницаемость среды внутри соленоида; I - сила тока в соленоиде.
Объёмной плотностью энергии w m магнитного поля называется энергия этого поля, отнесённая к его объёму:
w m = dW m / dV . (2.50)
В изотропной, линейной и неферромагнитной среде
w m = BH / 2 = H 2 / 2 = B2 / (2) . (2.51)
Энергия Wm, локализованная во всём объёме магнитного поля (Vполя), равна
. (2.52)
Энергия магнитного поля, создаваемого произвольной системой из n контуров с токами:
W m = . (2.53)
Здесь I k – сила тока в k–м контуре, а k – потокосцепление этого контура. Потокосцепление
k = kc + k вз,
где kc – потокосцепление самоиндукции k–ого контура, а k вз – потокосцепление взаимной индукции k–го контура со всеми остальными контурами системы. Энергия магнитного поля системы токов
. (2.54)
Первый член представляет собой сумму собственных энергий всех токов. Второй член называется взаимной энергией токов ( L ki – взаимная индуктивность k–го и i–го контуров с токами I k и I i )