- •Список питань до модуля по курсу «фізичні основи інформаційних систем»
- •1) Електричний заряд. Електричне поле. Закон Кулона. Напруженість та індукція електричного поля. Принцип суперпозиції електричних полів
- •2) Потік вектора напруженості та індукції електричного поля. Теорема Остроградського-Гауса
- •3)Розрахунок електричних полів за допомогою теореми Остроградського-Гауса
- •5) Електричне поле нескінченої рівномірно зарядженої прямої.
- •6) Електричне поле нескінченної рівномірно зарядженої площини.
- •7)Робота сил електричного поля. Теорема про циркуляцію вектора напруженості електричного поля. Потенціал
- •8) Розрахунок потенціалу електричного поля деяких заряджених тіл
- •9). Потенціал поля нескінченної рівномірно зарядженої прямої
- •10). Потенціал поля нескінченої рівномірно зарядженої площини
- •11)Провідники в електричному полі. Електроємність відокремленого провідника
- •12) Конденсатори. Електроємність конденсатора. З’єднання конденсаторів
- •14)Електричний струм. Закон Ома для ділянки кола. Закон Ома в диференціальній формі
- •15)Робота і потужність струму. Закон Джоуля-Ленца
- •16) Магнітне поле і його характеристики. Дія магнітного поля на контур зі струмом. Принцип суперпозиції. Класифікація магнетиків
- •17)Закон Біо-Савара-Лапласа. Магнітне поле прямолінійного та колового струмів
- •18)Циркуляція вектора напруженості магнітного поля. Вихровий характер магнітного поля. Поле довгого соленоїда
- •19)Дія магнітного поля на струм; сила Ампера
- •20) Магнітний потік. Теорема Гауса для магнітного поля
- •21)Явище електромагнітної індукції. Закон Фарадея. Правило Ленца
- •22)Магнітне поле в речовині
- •23. Фізичні основи принципу запису на магнітний носій та читання з нього.
- •24. Пам’ять на магнітній стрічці (стрімер). Пам’ять на магнітній дротині.
- •25. Технологія запису даних на магнітну стрічку.
- •26. Способи запису даних на магнітну стрічку.
- •28) Приклад логічної схеми на феритових кільцях.
- •29) Сучасний жорсткий диск складається з наступних основних частин:
- •30) Підвищення щільності запису магнітних дисків за допомогою технології afc (antiferromagnetically coupled)
- •31. Накопичувач на змінних жорстких дисках (hdd Rack).
- •33.Види головок запису/читання. Індукційні та Феритові головки
- •34.Види головок запису/читання. Головки з металом в зазорі ,тонкоплівкові (tf);
- •36.Види головок запису/читання. Головки гіганські магніторезистивні;
- •38) Технології магнітного запису інформації
- •38А) Технології магнітного запису інформації Система паралельного (горизонтального) зберігання даних.
- •38Б) Технології магнітного запису інформації Система перпендикулярного (вертикального) зберігання даних.
- •38В) Технології магнітного запису інформації Система магнітного теплового зберігання даних.
- •38Г) Технології магнітного запису інформації Система структурованого (паттернованого) зберігання даних.
17)Закон Біо-Савара-Лапласа. Магнітне поле прямолінійного та колового струмів
В 1820 році французькі вчені Х.Біо та Ф.Савар експериментально дослідили магнітні поля струмів, що течуть по провідниках різних конфігурацій (прямолінійний, коловий, соленоїд тощо). Узагальнюючи їх експериментальні результати, Лаплас сформулював диференціальний закон, що дістав назву закону Біо-Савара-Лапласа:
(4.9)або в скалярній формі:
Рис. 4.5
(4.10)Цей закон визначає індукцію магнітного поля, створеного елементом струму в точці простору, що описується радіусом-вектором (проводиться від елемента струму до даної точки простору); α – кут між елементом струму та радіусом-вектором (рис. 4.5).
Напрямок визначається за правилом свердлика: якщо обертати свердлик так, щоб його вістря рухалось за напрямком струму, то ручка свердлика опише лінію магнітної індукції (рис. 4.5). Індукцію поля, створеного в даній точці простору всім провідником, знаходимо за принципом суперпозиції
Рис. 4.6
(4.11)Результат інтегрування виразу (4.11) залежить від форми провідника. Зокрема:
а) розрахуємо магнітне поле прямолінійного струму на відстані R від нього. Як видно з рис. 4.6, , (1) ,
звідки
Рис. 4.7
. (2)Після підстановки (1) і (2) в (4.10) одержимо .
Проінтегрувавши останній вираз, отримаємо ;
;(4.12)
б
Рис. 4.8
) вираз для індукції та напруженості магнітного поля нескінченно довгого прямолінійного струму на відстані R від нього (рис. 4.7) одержимо після підстановки в (4.12) ; :, ; (4.13)
в) магнітне поле в центрі колового струму (рис. 4.8)
, . (4.14)
18)Циркуляція вектора напруженості магнітного поля. Вихровий характер магнітного поля. Поле довгого соленоїда
Циркуляцією вектора по замкненому контуру називається інтеграл де - вектор елементу довжини контура, напрямлений вздовж обходу контура, – проекція на дотичну до контура, α – кут між та (рис. 4.9).
Я
Рис. 4.10
Рис. 4.9
кщо магнітне поле створюється кількома струмами , то за принципом суперпозиції і, враховуючи (4.16), остаточно одержимо (4,18)
Ц
Рис. 4.11
я формула являє собою математичний вираз теореми про циркуляцію вектора напруженості магнітного поля: циркуляція вектора напруженості магнітного поля дорівнює алгебраїчній сумі сил струмів, охоплених даним контуром (позитивним вважається струм, що зв’язаний з напрямком обходу правилом свердлика; струм протилежного напрямку вважається негативним). Вираз (4.18) є математичною ознакою вихрового характеру магнітного поля.Використаємо теорему про циркуляцію для розрахунку магнітного поля довгого соленоїда – циліндричної котушки, на яку намотано N витків дроту. Виберемо контур інтегрування у вигляді прямокутника ABCD, в якому сторона AD лежить всередині соленоїда і паралельна до його осі, а сторона ВС дуже віддалена від соленоїда (рис. 4.11).
Тоді згідно з (4.18) . (4.19)
М агнітне поле соленоїда швидко зменшується при віддалені від нього, тому . Крім того, оскільки проекція на сторони AB і CD дорівнює нулю.
Отже, в лівій частині (4.19) залишається один доданок
.
Проекція на паралельний йому відрізок DA дорівнює модулю цього вектора: , а
Таким чином, і , (4.20)
де – кількість витків на одиниці довжини соленоїда (густина витків). Отже, напруженість магнітного поля всередині довгого соленоїда дорівнює добутку сили струму на густину витків, а індукція поля
. (4.21)