Коллоквиум 2
1.Ток в газах.
Прохождение электрического тока через газы – газовый разряд.
Нормальное состояние – носители тока отсутствуют. Особые условия – носители тока: ионы и электроны. Несамостоятельная проводимость – носители тока возникают в результате внешних воздействий, не связанных с наличием электрического поля, например, нагревания, УФ или рентгеновские лучи, излучение РВ.
Самостоятельная проводимость – носители тока возникают в результате процессов, обусловленных созданным в газе электрическим полем.
ПРОЦЕССЫ. ПРИВОДЯЩИЕ К ПОЯВЛЕНИЮ НОСИТЕЛЕЙ
ТОКА ПРИ САМОСТОЯТЕЛЬНОМ РАЗРЯДЕ
1. Столкновение е- с молекулами
2. Фотоионизация
3. Испускание электронов поверхностью электродов:
2.Магнитное поле. Вектор индукцнн магнитного поля.
Взаимодействие токов – через магнитное поле. Эрстед, 1820 Þ поле, возбужденное током – ориентирующее действие на магнитную стрелку Þ перпендикулярно току. Меняем направление тока – изменяется направление стрелки Þ магнитное поле имеет направленный характер и должно характеризоваться векторной величиной В – магнитной индукцией.
Движущиеся заряды изменяют свойства окружающего пространства – создают магнитное поле. Поле проявляется в действии на движущиеся в нем заряды (токи).
3.Поле движущегося заряда.
Пространство изотропно Þ э/с поле точечного неподвижного заряда сферически симметрично. Движение заряда с v Þ выделенное направление вектора скорости Þ магнитное поле, создаваемое движущимися зарядами, обладает осевой симметрией (v = const).
4.Закон Био-Савара-Лапласа. Поле прямого и кругового тока.
Био и Савар в 1820 – экспериментально, Лаплас проанализировал и установил зависимость Þ магнитное поле любого тока может быть вычислено как векторная сумма (суперпозиция) полей, создаваемых отдельными элементарными участками тока.
5.Поток вектора В. Теорема Гаусса для вектора В.
На заряд q в магнитном поле – сила (магнитная). Сила определяется величинами q, v, B.
F = q[vB], F = qvB sinα Þ
ФВ = BdS = 0 Þ теорема Гаусса для вектора
Поток вектора B через любую замкнутую поверхность равен 0.
6.Закон Ампера. Взаимодействие прямых токов.
Если провод, по которому течет ток, находится в магнитном поле, то на каждый носитель тока Þ F = е[(v + u)B]. От носителя – действие F проводнику Þ на проводник с током действует сила.
dF = I[dℓ B], (jS = I) – закон Ампера.
Если dℓ ^ B, то направление dF – по правилу левой руки Þ если ладонь левой руки расположить так, чтобы вектор В входил в ладонь, а четыре вытянутых пальца указывали на направление I, то отставленный большой палец укажет направление силы, действующей со
стороны поля на проводник. Направление линий магнитной индукции –правило Максвелла (буравчика) – если ввинчивать буравчик по направлению тока, то направление движения рукоятки буравчика укажет направление линий магнитной индукции.
открыл взаимодействие прямых токов, двух соленоидов, показал, что они ведут себя как магниты.
7.Контур с током в магнитном поле.
Результирующая сила, действующая на контур с током в однородном магнитном поле, равна 0. Справедливо для контура любой формы при произвольном расположении относительно поля, в т.ч. для неплоских контуров. Существенна однородность поля.
pm = ISn – дипольный магнитный момент контура с током.
Таким образом, если pm ↑↑B магнитные силы стремятся растянуть контур; рm ↑↓B – сжать контур.
--плоский круговой контур в неоднородном поле
.
к линии магнитной индукции в месте ее
пересечения с dℓ
Þ
dFi
образуют
конический веер
, действующая на контур в
неоднородном магнитном поле зависит от ориентации рm относительно В
8.Магнитное поле контура с током. Магнитный момент.
поле кругового тока
9.Работа перемещения тока в магнитном поле.
dA = Fdh = IBℓdh = IBdS.
10.Дивергенция и ротор магнитного поля.
Дивергенция векторного поля — след такого тензора производных. Она не зависит от системы координат (является инвариантом преобразований координат, скаляром), а в прямоугольных декартовых координатах вычисляется по формуле:
Ротор — векторная характеристика вихревой составляющей векторного поля. Это вектор с координатами:
11.Поле соленоида и тороида.
Соленоид- провод, навитый в виде спирали на круглый цилиндрический каркас. Поле – на рис. Направление линий внутри соленоида образует с направлением тока в витках правовинтовую систему. Реальный соленоид – составляющая тока вдоль оси и линейная плотность тока периодически изменяются от витка к витку вдоль оси. <jлин> = <dI/dℓ> = nI;
B = μ0 nI; I – число ампер-витков на метр.
Тороид – провод, навитый на каркас, имеющий форму тора. Возьмем контур в виде окружности R (рис). В силу симметрии В в каждой точке – по касательной к контуру
12.Явление электромагнитной индукции. ~ *
Фарадей, 1831 Þ в замкнутом проводящем контуре при изменении потока магнитной индукции через поверхность, ограниченную этим контуром, возникает электрический ток (индукционный) Þ при изменениях ФВ, в контуре возникает Эi. Величина Эi не зависит от способа, которым осуществляется изменение ФВ и определяется лишь скоростью изменения ФВ