Билет № 13

1. Самоиндукция. Индуктивность. Энергия магнитного поля.

Самоиндукция- частный случай электромагнитной индукции. Если в контуре изменить силу тока ( например, при замыкании или размыкании цепи ), то изменится индукция, созданного током магнитного поля, что вызовет изменение магнитного потока. Магнитный поток пронизывает не только другие контуры, но и тот контур, ток в котором создает это магнитное поле. Поэтому в контуре возникает индукционный ток. ЭДС , возникающую в контуре, называют ЭДС самоиндукции. Магнитный поток Ф пропорционален индукции магнитного поля В ( Ф=Вscosα ), магнитная индукция пропорциональна силе тока (В=μ₀μ -для прямого тока),значит магнитный поток, созданный током пропорционален силе тока) Ф ~ I. Т.е. Ф=L·I

Коэффициент пропорциональности L между магнитным потоком Ф и силой тока I называется коэффициентом самоиндукции или индуктивностью.

Закон электромагнитной индукции для случая самоиндукции будет иметь вид:

, ( Генри)

В результате самоиндукции при замыкании цепи сила тока в соленоиде будет нарастать постепенно, поэтому не сразу достигнет максимального значения. При размыкании цепи возникает индукционный ток, направление которого совпадает с направлением тока источника, что может вызвать разрушение цепи. Из-за самоиндукции электродвигатели и любые потребители, содержащие катушки индуктивности отключают от сети медленно с помощью специальных реостатов. Индуктивность зависит от формы и размеров контура и от магнитных свойств среды, в которой находится контур. Индуктивность прямого провода небольшая, поэтому обычно не учитывается.

Если в контуре индуктивностью L течет ток I, то в момент размыкания цепи возникает индукционный ток и этим током совершается работа, за счет энергии исчезающего магнитного поля. Энергия магнитного поля превращается главным образом в энергию электрического поля, за счет которой происходит нагревание проводника. Уменьшение энергии магнитного поля по закону сохранения энергии будет равно работе, совершаемой током, это позволяет вывести формулу для нахождения энергии магнитного поля.

Для контура любой формы энергию магнитного поля можно рассчитывать по формуле:

W= .

2. Дисперсия света. Цвета тел.

Дисперсия волн выражается в зависимости скорости распространения волн от длины волны (частоты колебаний). Таким свойством обладают электромагнитные волны в веществе. Первым дисперсию света наблюдал И.Ньютон, но его определение дисперсии было другим: дисперсия – это зависимость показателя преломления света от его цвета.

Опыт Ньютона был простым, узкий пучок солнечного света падал на трехгранную призму, на экране получалась радужная полоска, которую назвали спектром.

В спектре Ньютон выделил 7 цветов: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый. Если эти лучи с помощью другой призмы собрать в один пучок, то вновь возникает белый свет. Если перед призмой поставить светофильтр, например, красное стекло, то спектра не будет. Ньютон пришел к выводу: белый свет – сложный свет, состоящий из семи монохроматических (одноцветных) лучей различной цветности.

Наибольшее отклонение к основанию призмы испытывают фиолетовые лучи,

( n_ф=1,532 для стекла), а наименьшее – красные лучи (n_кр=1,514 для стекла). Показатели преломления остальных цветных лучей имеют промежуточные значения.

Волновая природа света показала зависимость показателя преломления вещества от скорости света в этом веществе n=c/v, значит цвет связан с длиной волны, т.е.показатель преломления зависит от длины волны(частоты), скорость распространения света в веществе зависит от длины волны (частоты колебаний).

Дисперсия считается нормальной. Если показатель преломления возрастает по мере увеличения длины волны, для бесцветных прозрачных тел характерна такая дисперсия.

В окрашенных средах может наблюдаться аномальная дисперсия, когда с ростом длины волны возрастает показатель преломления, например, в парах натрия.

Представления о белом свете как о совокупности монохроматических длин волн помогает объяснить все многообразие цвета и его оттенков в природе.

Цветные тела по-разному отражают и поглощают световые волны различных частот. В результате в отраженном свете отдельные участки спектра в той или иной степени выбывают из общей совокупности монохроматических волн. Например, красные тела поглощают все цветные лучи, кроме красных, которые тела отражают. Если прозрачное для света тело пропускает красные лучи, поглощая остальные, то мы видим его красным. Если тело поглощает излучения всех длин волн, то оно черное; если отражает все длины волн, то тело- белое. Некоторые вещества отражают световые волны нескольких частот, в результате возникают смешанные цвета и оттенки.