Билет 4.
Энергия магнитного поля.
Энергию магнитного поля в катушке индуктивности можно найти по формуле:
где:
Ф — магнитный поток,
I — ток,
L — индуктивность катушки или витка с током.
Энергию м.п, заключенную в единицу объема
пространства, занятого им, называют
объемной плотностью энергий м.п
c индексом м.
м=Wм
/ V
Если м.п создано внутри соленоида длиной L и с площадью витка S, то объем V равен: V=LS
Объемная плотность энергии магнитного поля.
Вывод:
(1)
(2)
(3)
Энергию м.п, заключенную в единицу объема пространства, занятого им, называют объемной плотностью энергий м.п
Применение явления электромагнитной индукции промышленности и в технике.
Практическое применение явления электромагнитной индукции.
Радиовещание. Переменное магнитное поле, возбуждаемое изменяющимся током, создаёт в окружающем пространстве электрическое поле, которое в свою очередь возбуждает магнитное поле, и т.д. Взаимно порождая друг друга, эти поля образуют единое переменное электромагнитное поле - электромагнитную волну. Возникнув в том месте, где есть провод с током, электромагнитное поле распространяется в пространстве со скоростью света -300000 км/с.
Магнитотерапия.В спектре частот разные места занимают радиоволны, свет, рентгеновское излучение и другие электромагнитные излучения. Их обычно характеризуют непрерывно связанными между собой электрическими и магнитными полями.
Синхрофазотроны.В настоящее время под магнитным полем понимают особую форму материи состоящую из заряженных частиц. В современной физике пучки заряженных частиц используют для проникновения в глубь атомов с целью их изучения. Сила, с которой действует магнитное поле на движущуюся заряженную частицу, называется силой Лоренца.
Расходомеры – счётчики. Метод основан на применении закона Фарадея для проводника в магнитном поле: в потоке электропроводящей жидкости, движущейся в магнитном поле наводится ЭДС, пропорциональная скорости потока, преобразуемая электронной частью в электрический аналоговый/цифровой сигнал.
Генератор постоянного тока.В режиме генератора якорь машины вращается под действием внешнего момента. Между полюсами статора имеется постоянный магнитный поток, пронизывающий якорь. Проводники обмотки якоря движутся в магнитном поле и, следовательно, в них индуктируется ЭДС, направление которой можно определить по правилу "правой руки". При этом на одной щетке возникает положительный потенциал относительно второй. Если к зажимам генератора подключить нагрузку, то в ней пойдет ток.
Явление ЭМИ широко применяется и в трансформаторах. Рассмотрим это устройство подробнее.
ТРАНСФОРМАТОРЫ.)- статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более индуктивно связанные обмотки и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока.
Возникновение индукционного тока во вращающемся контуре и его применение.
Явление электромагнитной индукции применяется для преобразования механической энергии в энергию электрического тока. Для этой цели испольуются генераторы, принцип действия
которых
можно рассмотреть на примере плоской
рамки, вращающейся в однородном магнитном
поле
Пусть рамка вращается в однородном магнитном поле (В = const) равномерно с угловой скоростью u = const.
Магнитный поток, сцепленный с рамкой площадью S, в любой момент времени t равен
где а — ut — угол поворота рамки в момент времени t (начало отсчета выбрано так, чтобы при /. = 0 было а = 0).
При вращении рамки в ней будетвозникать переменная ЭДС индукции
изменяющаяся со временем по гармоническому закону. ЭДС %'• максимальна при sinWt= 1, т.е.
Таким образом, если в однородном
магнитном поле равномерно вращается рамка, то в ней возникает переменная ЭДС, изменяющаяся но гармоническому закону.
Процесс превращения механической энергии в электрическую обратим. Если по рамке, помещенной в магнитное поле, пропускать ток на нее будет действовать вращающий момент и рамка начнет вращаться. На этом принципе основана работа электродвигателей, предназначенных для превращения электрической энергии в механическую.