- •1. Электрический заряд. Дискретность заряда. Закон Кулона.
- •2.Электрическое поле. Напряженность поля . Принцип суперпозиции.
- •Теорема Гауса. Её применение для расчёта электрических полей.
- •4.Потенциал поля.
- •5. Связь напряженности с потенциалом электрического поля.
- •9.Электроемкость. Конденсаторы.
- •10. Энергия электрического поля.
- •11. Электрический ток. Закон Ома для участка цепи. Сопротивление проводников.
- •12. Эдс. Закон Ома для полной цепи.
- •13. Свободные электроны в металлах.
- •14. Закон Ома с точки зрения электрической теории проводимости металлов.
- •17. Ток электролита. Закон Фарадея для электролиза.
- •18. Закон Ома для электролитов.
- •19. Электрический ток в газах
- •21.Магнитное поле
- •22.Закон Био-Савара-Лапласа
- •23.Закон Ампера
- •24.Теорема о циркуляции
- •Вопрос 25
- •26.Контур с током в магнитном поле.
- •Вопрос 28
- •30 .Электромагнитная индукция
- •31. Индуктивность
- •32. Токи при замыкании и размыка индуктивностьнии цепи содержащие
- •33.Энергия магнитного поля
- •35 Свободные колебания ! Колебательный контур !
- •1Свободные колебания
- •Условия возникновения свободных колебаний.
- •37. Энергия электромагнитных волн
- •1 Электромагнитные волны
- •38. Индуктивность
- •39. Закон Ома для цепи переменного тока
32. Токи при замыкании и размыка индуктивностьнии цепи содержащие
При любом изменении силы тока в проводящем контуре возникает э.д.с. самоиндукции, после чего в контуре появляются дополнительные токи, называемые экстратоками самоиндукции. Экстратоки самоиндукции, по правилу Ленца, всегда имеют такое направление, чтобы оказывать сопротивление изменениям тока в цепи, т. е. имеет направление, противоположное току, создаваемому источником. При выключении источника тока экстратоки так же направлены, как и ослабевающий ток. Значит, наличие индуктивности в цепи приводит к замедлению исчезновения или установления тока в цепи.
Исследуем процесс выключения тока в цепи, содержащей источник тока с э.д.с. ξ , катушку индуктивностью L и резистор сопротивлением R . Под действием внешней э. д. с. в цепи течет постоянный ток
пренебрегаем внутренним сопротивлением источника тока).
В момент времени t=0 отключим источник тока. Ток в катушке индуктивностью L начнет убывать, что приведет к возникновению э.д.с. самоиндукции ξs = -L(dI/dt) оказывающей препятствие, согласно правилу Ленца, уменьшению тока. В каждый момент времени ток в цепи задается законом Ома I= ξs/R, или
Разделив в формуле (1) переменные, получим (dI/I) = -(R/L)dt . Интегрируя эту формулу по I (от I0 до I) и t (от 0 до t), найдем ln (I/I0) = –Rt/L, или
где τ = L/R — постоянная, которая называется временем релаксации. Из (2) видно, что τ есть время, в течение которого сила тока уменьшается в е раз.
Значит, в процессе отключения источника тока сила тока уменьшается по экспоненциальному закону (2) и задается кривой 1 на рис. 1. Чем больше индуктивность цепи и меньше ее сопротивление, тем больше τ и, значит, тем медленнее убывает ток в цепи при ее размыкании.
При замыкании цепи помимо внешней э. д. с. ξ возникает э. д. с. самоиндукции ξs = -L(dI/dt) оказывающая препятствие, согласно правилу Ленца, возрастанию тока. По закону Ома, IR = ξ+ξs или
Э.д.с. самоиндукции
т. е. при значительном возрастании сопротивления цепи (R/R0>>1), которая обладает большой индуктивностью, э.д.с. самоиндукции может во много раз быть больше э.д.с. источника тока, включенного в цепь. Значит, необходимо учитывать, что контур, который содержит индуктивность, нельзя резко размыкать, так как при этом (возникновение значительных э.д.с. самоиндукции) может привести к пробою изоляции и поломке измерительных приборов. Если в контур сопротивление вводить постепенно, то э.д.с. самоиндукции больших значений не достигнет.
33.Энергия магнитного поля
Магнитная энергия тока. Плотность магнитной энергии.
Р ассмотрим контур с индуктивностью L и током в нем I. Тогда с этим контуром сцеплен магнитный поток Ф= I L.При изменении тока на dI будет изменяться магнитный поток на величину dФ=LdI (L=const).
Д ля изменения магнитного потока на величину dФ необходимо совершить работу dA = IdФi dA =I LdI . Пусть ток меняется в контуре от 0 до I. Работа по созданию магнитного потока dФ через поверхность, ограниченную контуром
. Выражение называется собственной энергией тока I в контуре с индуктивностью L. Т.к. токи порождают магнитные поля, то собственная энергия тока в контуре есть энергия магнитного поля этого контура. Тогда . Получим теперь энергию магнитного поля через характеристики магнитного поля, т.е. через и . Получим выражение Wм на примере соленоида. Индуктивность соленоида: L=μ0μn2V. Индукция магнитного поля в соленоиде: B=μ0μnI I=B/μ0μn. - характеристика магнитного поля, т.к. B=μ0μН, то
Обычно вводится пл-сть энергии магнитного поля – количество энергии в единице объема.
( B=μ0μН),
плотность энергии электромагнитного поля складывается из энергии электрического поля и магнитного поля. . Плотность энергии электромагнитного поля:
, т.к. ,то
Lсоленоида=μ0μn2V , откуда Гн/м ;