 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
Лекция№2. Сем.2
|
Читайте также: |
1. Электромагнитная индукция. Магнитный поток. Правило Ленца.
2. ЭДС индукции. Самоиндукция. Индуктивность.
3. Энергия магнитного поля тока.
4. Электромагнитное поле.
5. Трансформатор. (С/Р)
6. Магнитные свойства вещества. Диамагнетики, парамагнетики. Магнитная проницаемость.
7. Ферромагнетики. Петля гистерезиса (С/Р). Намагниченность.
1. Электромагнитная индукция – возникновение электрического тока, в проводящем контуре, который либо покоится в переменном магнитном поле, либо движется в постоянном магнитном поле таким образом, что число линий магнитной индукции 
пронизывающих контур меняется. То есть, в замкнутом проводящем контуре возникает ток при изменении числа линий магнитной индукции, пронизывающих поверхность, ограниченную этим контуром. Этот ток называется индукционным.
| Магнитным потоком (Ф) через поверхность |
| площадью S называют величину, равную | |
| произведению модуля магнитной индукции В | |
на площадь S и cos  между векторами В и n
| |
n – пормаль к плоскости проводника,  -
| |
| Угол между нормалью n и индукцией В. |
Ф=В S cos …(11.1)
Вcosa = Bn – проекция, тогда Ф=Вn S
Магнитный поток сквозь контур можно изменить увеличивая или уменьшая В, пересекающего контур (
= q·V·B), или изменяя площадь контура S, или изменяя угол a между нормалью к контуру и магнитными линиями, например, вращая контур в магнитном поле (
= q 
).
Поскольку все магнитные линии непрерывны и замыкаются сами на себе, число входящих в эту поверхность магнитных линий будет равно числу выходящих. Полный поток вектора магнитной индукции сквозь замкнутую поверхность (например – сферическую) = 0. Это важное свойство магнитного поля свидетельствует об отсутствии в природе магнитных зарядов и вихревом характере магнитного поля.
[Ф] = 1Вб – магнитный поток в 1Вб создается однородным магнитным полем с индукцией 1Тл через поверхность площадью 1м2, расположенному перпендикулярно вектору магнитной индукции.
Возникший в замкнутом контуре индукционный ток направлен таким образом, чтобы своим магнитным полем противодействовать тому изменению магнитного потока, которым он вызван. - Правило Ленца для нахождения направления индукционного тока (сформулировано в 1833г).
По закону Ома сила индукционного тока Ii = 
, а опыты показали, что Ii пропорциональна скорости изменения магнитного потока сквозь контур.Þ и ЭДС индукции тоже зависит от скорости изменения магнитного потока сквозь контур. 
Закон Фарадея для электромагнитной индукции: ЭДС электромагнитной индукции, возникающая в контуре при изменении магнитного потока, пересекающего этот контур, равна скорости изменения магнитного потока, взятой со знаком «-».
ei = - 
= - 
или e i = - F¢…(11.2)
Знак минус объясняется правилом Ленца. Он показывает, что увеличение потока (
>0) вызывает Э.Д.С. e i < 0, т.е. поле индукционного тока направлено навстречу потоку; уменьшение потока ( <0) вызывает e i > 0, т.е. направления потока и поля индукционного тока совпадают.
Если контур содержит несколько витков то e i = - F¢N, где N – число витков.
2. Когда в контуре течет переменный ток, то вместе с ним изменяется и его магнитное поле. Это изменяющееся магнитное поле, пронизывая контур, создает переменный магнитный поток сквозь него, а значит наводит ЭДС индукции что приводит к появлению индукционного тока. То есть, наряду с изначально существовавшим переменным током возникает другой – индукционный ток в этом же контуре. Это явление называется явлением самоиндукции.
B ~ I, F ~ B Þ F ~ I, то есть Ф=LI…( 11.3 )
где L – коэффициент пропорциональности, называемый индуктивностью контура или его коэффициентом самоиндукции. Из (11.3) Þ L = 
, 
= 1Гн. 1Гн - индуктивность такого контура, магнитный поток самоиндукции которого при токе в 1 А равен 1 Вб.
Индуктивность контура характеризует меру инертности к изменению силы тока в контуре. L= 
0 
…( 11.4 )
Она зависит от числа витков N, его длины l, площади S и магнитной проницаемости вещества, из которого изготовлен сердечник соленоида.
Можно показать, что индуктивность контура в общем случае зависит только от геометрической формы контура, его размеров и магнитной проницаемости той среды, в которой он находится.
Применяя к явлению самоиндукции 3. Фарадея, получим, что Э.Д.С. самоиндукции
Es=- =- 
(LI), ES=-L 
…(11.5)
где знак минус, обусловлен правилом Ленца и показывает, что наличие индуктивности в контуре приводит к замедлению изменения тока в нём.
Если ток со временем возрастает, тоесть > 0 и Es < 0, то. индукционный ток направлен противоположно и мешает нарастанию изначально текущего в контуре току. И наоборот, при < 0 и Es > 0 - индукционной ток направлен как и убывающий ток в контуре и замедляет его убывание.
3. Проводник, по которому протекает электрический ток, всегда окружён магнитным полем, причём магнитное поле появляется и исчезает с появлением и исчезновением электрического тока. Магнитное поле, подобно электрическому, является носителем энергии. Энергия магнитного поля равна работе, которая затрачивается на создание этого поля.
Рассмотрим контур индуктивностью L, по которому течёт ток I Магнитный поток и ток связаны соотношением Ф=LI, причём при изменении тока на величину dI магнитный поток изменится на величину dФ=L·dI.
Однако, для изменения магнитного потока на величину dФ необходимо совершить работу dА= I·dФ 
dА= I·L·dI. Тогда работа по созданию магнитного потока будет: А= 
= 
Энергия магнитного поля, связанного с контуром: Wмаг= …(11.6)
Самоиндукция подобна инерции в механике, следовательно индуктивность подобна массе при увеличении скорости тела. Сила тока – соответствует скорости. Энергия магнитного поля тока может считаться величиной, подобной кинетической энергии тела.
L m 
=Wк
4. Мы знаем, что в упорядоченное движение свободные заряды приходят под действием электрического поля. Если в контуре при изменении магнитного потока, пересекающего контур, возникает ток, Þ в контуре возникает электрическое поле. То есть, переменное магнитное поле возбуждает в проводнике расположенном в нем, индукционное электрическое поле. Максвелл предположил, что проводник с током только дает возможность убедится, что возникло электрическое поле, а само поле возникает при изменении магнитного поля и в отсутствии проводника, проводящей среды, даже в вакууме. В связи с этим явление электромагнитной индукции можно определить как явление возбуждения индукционного электрического поля посредством переменного магнитного поля.
Это электрическое поле называется электродинамическим. В отличие от электростатического поля, создаваемого неподвижными зарядами, линии вектора напряженности Е электродинамического поля замкнуты. Их направление связано с изменением наводящего магнитного поля правилом левого винта. Следовательно, электродинамическое поле является вихревым, подобно магнитному полю.
Исследования свойств электрических и магнитных полей показали, что эти поля едины и вообще не существуют друг без друга.
Совокупность неразрывно связанных электрического и магнитного полей называется электромагнитным полем.
Заряд, покоящийся в данной инерциальной системе отсчета, обнаруживает в этой системе только электрическую сторону единого электромагнитного поля. Относительно системы отсчета, в которой этот заряд движется, будет проявляться и магнитная сторона поля.
Поиск по сайту: