- •Электрический ток в газах. Вольтамперная характеристика (вах) газового разряда и ее физический анализ. Виды электрического разряда в газе.
- •Магнитостатика, ее предмет, основные понятия, законы, значимость и место в электродинамике
- •Методы расчета характеристик мсп. Решение прямой основной задачи магнитостатики.
- •1) Прямолинейный проводник с постоянным током.
- •3) Круговой проводник с постоянным током.
- •Индуктивность контура и соленоида.
- •Силовые проявления мсп. Действие мсп на проводник и контур с током и на движущуюся заряженную частицу. Сила Лоренца.
- •Взаимодействие проводников с током.
- •Контур (рамка) с током в однородном внешнем мсп.
- •Работа перемещения проводника и контура с током в магнитном поле.
- •Явление и закон электромагнитной индукции (зэми). Эдс самоиндукции.
- •Нестационарные процессы в цепи, содержащей индуктивность.
- •Энергия и объемная плотность энергии магнитного поля.
- •При увеличении тока в катушке на dI, пронизывающий ее поток возрастает на
- •Решением полученного уравнения, как нетрудно видеть, является гармоническая функция
- •Затухающие колебания
- •Вынужденные колебания. Резонанс.
- •Ферромагнетики. Домены и спиновая природа ферромагнетизма. Кривая намагничивания и магнитный гистерезис. Точка Кюри.
- •Уравнения максвелла.
Индуктивность контура и соленоида.
Ток, протекающий по контуру (витку), порождает МСП, которое пронизывает и поверхность, ограниченную этим контуром. Контур с током находится в собственном магнитном поле, и его поверхность пронизывается eгo же потоком ФВ. Чем больше ток в контуре, тем больше порождаемый им поток ФВ.
Если контур содержит N витков, т. е. имеем катушку, то результирующий поток ФВ = NФ = , сцепленный с витками катушки, называется потокосцеплением. В отличие от потока Ф, потокосцепление характеризует «собственное» магнитное поле, т. е. поле, создаваемое током самого контура (катушки), поверхность которого оно пронизывает.
С ростом силы тока в контуре (катушке) прямо пропорционально растет и порождаемое им потокосцепление, т. е. ~ I. Отношение же /I = L, называемое индуктивностью контура (катушки), не зависит по отдельности ни от силы тока I в контуре, ни от сцепленного с ним потока , а определяется размерами и формой контура, числом витков в нем и магнитной проницаемостью среды :
L = /I = NФ/I = NBS/I = NоINS/Il = оN2S/l = оn2Sl, где n = N/l - число витков на единицу длины катушки, S - площадь ее поперечного сечения.
Индуктивность катушки является магнитным аналогом емкости конденсатора. Для соленоида индуктивность выразится следующей формулой:
L = /I = оN2S/l = оn2Sl.
Единица индуктивности - генри: Гн = 1 Вб/1А
Силовые проявления мсп. Действие мсп на проводник и контур с током и на движущуюся заряженную частицу. Сила Лоренца.
F = qВsin (^) = qВsin ; = q[]
Эта сила перпендикулярна, как вектору скорости частицы, так и вектору индукции . Ее направление определяется правилом левой руки (для положительного знака заряда частицы): раскрытая ладонь располагается так, чтобы силовые линии MCП входили в нее, а четыре пальца были направлены по скорости частицы, тогда отогнутый большой палец укажет направление силы.
Если заряженная частица влетает в МСП перпендикулярно его силовым линиям, то траекторией частицы будет окружность с радиусом R, определяемым из условия:
F = Fмакс = Fц с = qB = m2/R R = m/qВ и периодом Т вращения Т = 2R/ = 2m/qВ . Характерно, что период вращения частицы в магнитном поле не зависит от ее скорости.
Сила со стороны МСП является центростремительной, изменяющей лишь направление, но не значение скорости частицы.
При /2 траекторией будет винтовая линия (спираль):
а) = /2 б) /2
Т. к. сила, действующая со стороны МСП на движущуюся заряженную частицу, перпендикулярна ее скорости, то, не изменяя скорость частицы по численному значению, эта сила не совершает работы (не изменяет кинетическую энергию частицы). Поэтому, например, источники МСП (постоянные магниты и др.) могут длительно существовать, не разряжаясь, не уменьшая свою энергию.
В общем случае, при наличии как магнитного, так и электрического поля, результирующая сила, действующая на частицу равна: = q + q [ ] = q{ + [ ]} и называется силой Лоренца. Часто силой Лоренца называют ее магнитную составляющую q [ ].
П
Если поле (МСП) однородное, а проводник прямолинейный, то сила Ампера может быть выражена следующей формулой:
FА = NF = NqВsin . Так как = l/t, и Nq/t = I, то FА = (Nql/t)Вsin = ВIl sin ,
где q - заряд одной частицы (носителя тока); N - число носителей тока в проводнике длиной 1;
t - время прохождения заряженной частицей пути l.
С ила Ампера направлена так же, как и сила, действующая со стороны МСП на отдельную положительно заряженную частицу, т. е. в соответствии с правилом левой руки. Здесь четыре пальца раскрытой левой ладони направляются по току в проводнике.
=
На любой замкнутый контур L с током результирующая сила со стороны однородного МСП c = const, равна нулю:
= = I = I[ = 0, т. к. = 0