Электрические заряды и их свойства

Заряды бывают двух видов, причем на телах могут накапливаться заряды не произвольного количества, а кратно минимальному значению, названному элементарным зарядом. q=Ne e=1,610^-19 Кл. При всех взаимодействиях между телами выполняется закон сохранения электрического заряда: суммарный заряд электрически изолированной системы не может измеряться. Электрически изолированной называется система, через поверхность которой не протекает электрический ток. Взаимодействие электрических зарядов подчиняется закону кулона: два точечных заряда действуют друг на друга с силой, пропорциональной величине этих зарядов и обратно пропорциональной квадрату расстояний между ними F=Kq₁q₂/r², K=1/(4₀), где ₀–электрическая постоянная, K–коэффициент пропорциональности.

Тороидом называется кольцевая катушка, витки которой намотаны на сердечник, имеющий форму тора. Магнитное поле тороида полностью локализовано внутри объема тороида. B=₀NI/(2r), H=NI/(2r), здесь N–число витков тороида с током I, r– радиус некоторой окружности, проведенной внутри тора.

Соленоидом называется цилиндрическая катушка, состоящая из большого числа витков проволоки, образующих винтовую линию. При расположении витков вплотную или весьма близко друг к другу соленоид рассматривается как система последовательно соединенных круговых токов одинакового радиуса с общей осью. Магнитный момент соленоида равен векторной сумме магнитных моментов N всех его витков: P_m=NISn, где I–сила тока в витках соленоида, S–площадь его поперечного сечения, n–единичный вектор нормали к поверхности S. Вектор P_m направлен по оси соленоида и совпадает с направлением его магнитного поля, определяемого по правилу буравчика.

Магнитная индукция и напряженность соленоида в некоторой точке A, лежащей на его оси равна B=½₀nI(cos £₂ – cos £₁) H=B/(₀), где n=N/L – число витков на единицу длины соленоида, £₂ и £₁ – углы, под которыми из точки A видны концы соленоида. cos £₁=-l₁/(R²+l₁²); cos £₂=(L–l₁)/(R²+(L–l₁)²); L-длина соленоида, R–радиус цилиндрической катушки. Если L>> R, то магн. поле внутри соленоида в точках на его оси, удаленных от соленоида: B=₀nI, H=nI.

Электромагнитная индукция. Закон Фарадея–Ленца.

Явление электромагнитной индукции заключается в том, что в проводящем контуре, находящемся в переменном магнитном поле, возникает индуцированное электрическое поле. Энергетической мерой этого поля служит электродвижущая сила _c электромагнитной индукции. Если контур замкнут, то в нем по действием индуцированного электрического поля происходит упорядоченное движение электронов, т.е. возникает электрический ток, который называется индукционным током. Закон электромагнитной индукции (закон Фарадея–Ленца): ЭДС электромагнитной индукции в контуре пропорциональна скорости изменения магнитного потока Ф_m сквозь площадь поверхности, ограниченную этим контуром _с=–dФ_m/dt. Знак минус в законе электромагнитной индукции соответствует правилу Ленца: при всяком изменении магнитного потока сквозь поверхность, ограниченную замкнутым контуром, в последнем возникает индукционный ток такого направления, что его собственное магнитное поле противодействует изменению магнитного потока, вызвавшего индукционный ток.