22. Явление электромагнитной индукции. Опыты Фарадея. Правило Ленца. Закон электромагнитной индукции.

Электромагнитная индукция — явление возникновения электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, проходящего через него.

ОПЫТ ФАРАДЕЯ

Возьмите маленький кусок белого, тонкого картона или плотной бумаги.

Обеими руками держите этот лист распростертым над зажженной свечей, наполовину придавив пламя,

но так, чтобы бумага не дотрагивалась до фитиля.

На картон образуются черный круг и белый центр.

Прежде чем бумага загорится, пройдет довольно много времени.

Но если она затем загорится, то задуйте огонь сверху; вы увидите тогда,

что центр останется по-прежнему нетронутым, а контуры окажутся сожженными.

Этим путем Фарадей наглядно доказал разницу температур отдельных частей пламени.

Можно взять также палочку из белого дерева, величиною в ручку для пера,

и тогда будет заметно, что полоса т не достаточно горячая, чтобы обжечь палочку;

часть, окруженная полосами n и r, будет черной и обугленной

и ясно отделенной от центральной части, совершенно белой.

журнал Задушевное слово. 1907г.

Зако́н электромагни́тной инду́кции Фараде́я является основным законом электродинамики, касающимся принципов работы трансформаторов, дросселей, многих видов электродвигателей и генераторов.[1] Закон гласит:

Для любого замкнутого контура индуцированная электродвижущая сила (ЭДС) равна скорости изменения магнитного потока, проходящего через этот контур.[1]

или другими словами:

Генерируемая ЭДС пропорциональна скорости изменения магнитного потока

23. Явление самоиндукции. Экстратоки. Токи при замыкании и размыкании электрической цепи.

Самоиндукция — возникновение ЭДС индукции в замкнутом проводящем контуре[1] при изменении тока, протекающего по контуру.

При изменении тока в контуре пропорционально меняется[2] и магнитный поток через поверхность, ограниченную этим контуром[3]. Изменение этого магнитного потока, в силу закона электромагнитной индукции, приводит к возбуждению в этом контуре индуктивной ЭДС.

Это явление и называется самоиндукцией. (Понятие родственно понятию взаимоиндукции, являясь как бы его частным случаем).

Направление ЭДС самоиндукции всегда оказывается таким, что при возрастании тока в цепи ЭДС самоиндукции препятствует этому возрастанию (направлена против тока), а при убывании тока — убыванию (сонаправлена с током). Этим свойством ЭДС самоиндукции сходна с силой инерции.

Величина ЭДС самоиндукции пропорциональна скорости изменения силы тока :

.

Коэффициент пропорциональности называется коэффициентом самоиндукции или индуктивностью контура (катушки).

24. Магнитное поле. Магнитостатика в веществе. Намагниченности. Магнитный гистерезис. Энергия магнитного поля.

магнитное поле – область пространства, в которой конфигурация бионов, передатчиков всех взаимодействий, представляет собой динамическое, взаимосогласованное вращение (смотрите анимацию).

Направление действия магнитных сил совпадает с осью вращения бионов с применением правила правого винта (для случая показанного в анимации вектор магнитного поля направлен от зрителя).

Силовая характеристика магнитного поля определяется частотой вращения бионов. Чем выше частота вращения тем сильнее поле.

Магнитоста́тика — раздел классической электродинамики, изучающий взаимодействие постоянных токов посредством создаваемого ими постоянного магнитного поля и способы расчета магнитного поля в этом случае. Под случаем магнитостатики или приближением магнитостатики понимают выполнение этих условий (постоянства токов и полей — или достаточно медленное их изменение со временем) чтобы можно было пользоваться методами магнитостатики в качестве практически точных или хотя бы приближенных. Магнитостатика вместе с электростатикой представляют собой частный случай (или приближение) классической электродинамики; их можно использовать совместно и независимо (расчет электрического и магнитного полей в этом случае не имеет взаимозависимостей — в отличие от общего электродинамического случая.

НАМАГНИЧЕННОСТЬ (J) — свойство веществ, т.н., м-лов, определяемое магнитным моментом единицы объема и в общем случае характеризующее их способность к созданию магнитных полей. II. г. п. и руд изменяется от 10-6 до нескольких единиц гс. Наименьшие значения II. характерны для осад. п., наибольшие для магнетитовых руд и железистых кварцитов. Разл. Н. г. п. (руд) является основной предпосылкой, дающей возможность использовать измерения магнитного поля для решения геол. задач. Н. г. п. и руд является суммой индуцированной и естественной остаточной Н. Индуцированная Н. (Jt) возникает под действием земного магнитного поля исчезает С прекращением его действия. Направление Jt приближенно совпадает с направлением Я. Величина Jt определяется из равенства , где κ — магнитная восприимчивость , N — коэффициент размагничения. Естественная остаточная Н. (.Jn) сохраняется в г. п., м-лах после прекращения действия намагничивающего ноля. Направление Jn совпадает с направлением магнитного поля прошлых геол. эпох, в случае отсутствия перемагничивания. Величина Jn определяется видом и концентрацией ферромагнетиков в г. п., формой, размером, взаимным расположением зерен и механизмом образования ]„. С течением времени Jn г. п. убывает. Jn обычно является суммой нескольких видов остаточной Н. Термоостаточная Н. (Jrt) возникает в процессе охлаждения г. п. и руд от точки Кюри . По своей величине она больше других видов Jn образующихся в аналогичном поле. Ориентационная (Син.: детритовая, уст. Син. — осадочная) остаточная Н. (Jrc)образуется а процессе осаждения ранее намагниченных ферромагнитных зерен с преимущественной их ориентацией в направлении действующего во врем я осадконакопления магнитного поля. Хим. (син.: кристаллизационная) остаточная Н. (Jrc) возникает в процессе новообразования или физико-хим. изменений ферромагнитных м-лов. Указанные 3 вида Jn г. п. являются наиболее стабильными (см. Стабильность намагниченности ) и имеют направление, близкое к направлению .земного магнитного поля, существовавшего в момент их образования. На эти первичные виды Jn впоследствии накладываются т. и. вторичные составляющие Jn вязкая, нормальная, идеальная и динамическая Н. Вязкая остаточная Н. (Jvc,.) образуется в результате длительного воздействия земного магнитного поля. Нормальная (син.: изотермическая) остаточная Н (Jv) вызвана намагничением интенсивными импульсами поля (напр , при ударах молний). Идеальная, или безгистерешсная остаточная Н. (Jrt) является результатом одновременного действия постоянного магнитного поля и интенсивного переменного поля с убывающей амплитудой. Динамическая Н. (Jrd) появляется под действием сейсмических колебаний и уларов. Последние 4 вида Jn обычно имеют меньшую стабильность, чем первые, и могут быть отфильтрованы магнитной чисткой образцов. В практике лабораторных исследований используется Н. насыщения (Js) г. п. и руд, равная максимальной величине Н , достигаемой в пределе при воздействии на исследуемые образцы интенсивных магнитных полей. Для большинства г. п. магнитные поля, достаточные для насыщения, составляют 10 000—20 000 э. Js ферромагнитных м-лов определяется только их хим. составом, не зависит от величины и структуры их зерен. При комнатной температуре Js магнетита равна 480 гс, маггёмита [маггемита] — 435 гс, пирротина — от 17 до 70 гс. В случае, когда разл. виды Н. характеризуются магнитным моментом единицы веса, к общему назв. добавляется термин “удельная”, напр. удельная Н. насыщения. Для удельной Н. употребляются обозн. J, Js Jrt и т. д. Уст. син. Н. - интенсивность намагничения.

Гистерезис магнитный

- так назвал Юинг [Ewing - современный физик.] весьма важное свойство железа во всех наблюдаемых в нем магнитных явлениях "опаздывать", или, лучше, отставать по фазе (а не по времени только) от причин, производящих эти явления. Г. особенно резко обнаруживается в намагничивании железн. стержней, длина которых велика сравнительно с линейными размерами поперечника, а также в намагничивании колец, приготовленных из железа и подвергаемых действию тока, проходящего по проволоке, в виде кольц. катушки окружающ. железо. В толстых и коротких стержнях явление Г. менее заметно. В этом случае большое влияние на магнитное состояние железа оказывают оба конца таких стержней. Магнетизм этих концов вызывает в каждой точке внутри стержня силу, производящую размагничивание железа. От этой причины и происходит то, что недлинный железный стержень, после прекращения намагничивающего тока, удерживает вообще слабый "остаточный магнетизм". Иначе происходит в стержнях тонких и длинных, в которых размагничивающее действие концов по их отдаленности мало на большей части длины стержня. Такие тонкие железные стержни сохраняют весьма значительный остаточный магнетизм, который в противоположность тому, что обыкновенно утверждается, больше для мягкого железа, чем для твердого железа, и даже стали. По исследованиям Юинга, в проволоке из очень мягкого железа может наблюдаться "остаточный магнетизм", составляющий по величине 97% "временного" магнетизма, который является в этой проволоке при действии на нее тока. Изменяя силу намагничивающего тока и определяя количественно являющийся при этом в железе магнетизм, находят, что намагничивание железа, соответствующее какой-либо силе тока, получается неодинаковым, смотря по тому, какой намагничивающей силе подвергалось железо непосредственно перед этим. Так, если, начиная от 0, постепенно увеличивать силу намагничивающего тока до некоторой наибольшей величины, затем уменьшать эту силу опять до 0, а потом, изменив направление тока, увеличивать эту силу до прежней наибольшей величины и наконец, непрерывно уменьшая, довести снова до 0, то можно заметить, что намагничивание железа не будет следовать за изменением силы тока; магнетизм в железе как будто чем-то задерживается и различно приспособляется к той силе тока, какая наблюдается в намагничивающей цепи.

25. Диапара и ферромагнетика. Свойства ферромагнетики

Экспериментальные исследования показали, что все вещества в большей или меньшей степени обладают магнитными свойствами. Если два витка с токами поместить в какую-либо среду, то сила магнитного взаимодействия между токами изменяется. Этот опыт показывает, что индукция магнитного поля, создаваемого электрическими токами в веществе, отличается от индукции магнитного поля, создаваемого теми же токами в вакууме.

Свойства ферромагнетиков

Магнитная восприимчивость ферромагнетиков положительна и значительно больше единицы.

При не слишком высоких температурах ферромагнетики обладают самопроизвольной (спонтанной) намагниченностью, которая сильно изменяется под влиянием внешних воздействий.

Для ферромагнетиков характерно явление гистерезиса