- •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.
Работа перемещения проводника и контура с током в магнитном поле.
А12 = Fd = Bld = BS = ФВ
Получили, что работа по перемещению проводника с током в магнитном поле равна произведению силы тока в контуре на величину потока магнитной индукции (число силовых линий МСП), который пересекает проводник при своем перемещении: А12 = ФВ
Поток ФВ можно рассматривать как разность двух значений ФВ1 и ФВ2, которые представляют собой потоки вектора индукции МСП, пронизывающие замкнутый контур АВСDA и АBМNA при двух разных положениях перемычки. И тогда работу по перемещению проводника (и контура) с током в магнитном поле можно записать в форме, подобной таковой для работы перемещения заряда в электростатическом поле:
А12 = (ФВ2 - ФВ1). В электростатике было А12 = q(1 - 2).
Полученное выражение для работы перемещения проводника с током в магнитном поле оказывается справедливым и для более общего случая - перемещения в магнитном поле всего замкнутого контура с током в целом, независимо от степени однородности магнитостатического поля и вида движения контура - поступательного, вращательного или совместного, и способа изменения магнитного потока.
Работу по перемещению контура с током в магнитном поле можно определить как численно равную произведению силы тока в контуре на изменение потока магнитной индукции (ФВ2 - ФВ1), пронизывающего контур в конечном и начальном положениях.
Причиной возникновения индукционного тока в контуре является сила Лоренца, действующая на заряды в движущемся проводнике. Это означает, что сила Лоренца играет роль сторонней силы. Напряженность поля сторонних сил равна: . Вектор напряженности поля сторонних сил для электронов и ионов направлен в одну сторону (в сторону действия силы Лоренца на положительные заряды – ионы).
Электродвижущая сила, создаваемая полем сторонних сил, называется электродвижущей силой индукции и обозначается . Напомним, что электродвижущая сила равна работе сторонних сил по перемещению единичного заряда. Поскольку сторонняя сила возникает только в движущейся перемычке длиной l, то э.д.с. индукции равна: . Для определения знака э.д.с. индукции выберем нормаль к контуру. Пусть нормаль к контуру направлена за чертеж. Направление совпадает с направлением обхода контура. Направление обхода контура определяется правилом правого винта: поступательное движение винта совпадает с направлением нормали к контуру, а направление вращения головки винта совпадает с направлением обхода контура. В данном случае направление обхода – по часовой стрелке, поэтому вектор на перемычке направлен вниз. Направлением вектора магнитной индукции в данном случае совпадает с нормалью к контуру, а проводник движется вправо, поэтому напряженность поля сторонних сил направлена вверх вдоль проводника. Таким образом, угол между вектором и равен 1800, следовательно . Подставляя в последнее выражение , получим: . По определению скорость равномерного движения проводника равна , где х - изменение координаты проводника вдоль направления его движения. Поэтому:
.
Таким образом, в случае равномерного движения проводника в однородном магнитном поле, в проводнике возникает э.д.с., равная Е = - Ф/t.
В общем случае для нахождения э.д.с. индукции в контуре в любой момент времени нужно найти предел отношения Ф/t при условии неограниченного уменьшения промежутка времени (t 0). При известной зависимости от времени магнитного потока через контур предел этого отношения определяется как производная от магнитного потока по времени:
Индукционные токи могут возникать и в неподвижных проводниках.