- •2.Теорема Гаусса о_о
- •3 . Расчет электрических полей равномерно заряженной плоскости, сферы, нити Нить
- •4. Потенциальная энергия заряда в поле. Потенциал. Работа в электрическом поле. Связь электрического поля и потенциала. Разность потенциалов в однородном поле.
- •6. Электрическое поле в диэлектриках. Диэлектрическая проницаемость вещества. Электрическое смещение
- •9.Постоянный электрический ток. Сила тока. Плотность тока. Классическая теория электропроводимости. Закон Ома в дифференциальной форме.
- •12. Закон Ома для неоднородного участка цепи и для полной цепи. Мощность тока в замкнутой цепЫ.
- •14. Магнитное поле. Закон Био-Савара-Лапласа. Правило буравчика. Расчет напряженности магнитного поля в центре кругового тока и прямолинейного проводника с током.
- •17. Магнитный поток. Работа в магнитном поле.
- •20. Ферромагнетизм. Зависимость намагниченности ферромагнетика от напряженности магнитного поля. Гистерезис. Точка Кюри.
- •21. Электромагнитная индукция. Закон Фарадея. Правило Ленца.
- •22. Случаи возникновения и механизм возникновения эдс индукции.
- •23. Индуктивность длинного соленоида. Энергия контура с током. Энергия магнитного поля. Плотность энергии магнитного поля, явление взаимоиндукции.
- •25. Гармонические колебания. Амплитуда, круговая частота, фаза колебаний. График гармонического колебательного движения. Уравнение и решение гармонического колебательного движения.
- •30.Переменный ток. Характеристики переменного тока. Резистор в цепи переменного тока.
22. Случаи возникновения и механизм возникновения эдс индукции.
Механизм возникновения ЭДС индукции
Наличие в контуре ЭДС означает, что на носители заряда в контуре действуют сторонние силы. В проводнике, движущемся в магнитном поле, это сила Лоренца. Пусть проводник конечной длины l движется со скоростью в направлении, перпендикулярном к проводнику и к вектору (рис. 50). Сила Лоренца разделяет разноименные заряды, смещая их к противоположным концам проводника. В проводнике возникает электростатическое поле. Разделение зарядов продолжается до тех пор, пока лоренцева сила и сила электростатического поля не уравновесятся (Fстор = Fэл).
В процессе разделения зарядов сторонние силы совершают работу. Но сила Лоренца, работы не совершает. В рассмотренном случае сила, создающая ЭДС, является не полной силой Лоренца, а только ее составляющей. Действительно, в процессе разделения заряды перемещаются не только вместе с проводником со скоростью, но и вдоль проводника (рис. 51).
Полная сила Лоренца перпендикулярна к результирующей скорости. Разложим эту силу на две составляющие:, перпендикулярную к проводнику и обусловленную скоростью. Составляющая играет роль сторонней силы, составляющая тормозит движение проводника.
ЭДС индукции возникает и в неподвижных проводниках, находящихся в переменном магнитном поле. Силой Лоренца механизм возникновения ЭДС в этом случае объяснить нельзя. О возникающей в этом случае ЭДС мы можем судить косвенно либо по наличию тока, когда в переменном магнитном поле находится замкнутый через гальванометр проводник, либо по возникающим токам Фуко, когда в переменном магнитном поле находится массивный проводник. Опытным путем можно убедиться, что вихревые токи циркулируют в плоскостях, перпендикулярныхменяющемуся магнитному полю. То есть индуцируемая ЭДС действует в замкнутом контуре. Это равносильно утверждению, что в каждом элементе длины контура создается поле.
Вращая в магнитном поле катушку постоянного сечения, мы получаем изменение потока в зависимости от ориентации катушки (рис. 53).
Таков принцип получения переменной ЭДС в электромагнитных генераторах. Если равномерно вращать катушку в однородном магнитном поле, то в ней возникает индуцированный ток, периодически изменяющий свое направление. Более сложные генераторы являются улучшенными вариантами такого устройства.
23. Индуктивность длинного соленоида. Энергия контура с током. Энергия магнитного поля. Плотность энергии магнитного поля, явление взаимоиндукции.
Индуктивность соленоида выражается следующим образом:
(СИ)
Без использования магнитного материала плотность магнитного потока B в пределах катушки является фактически постоянной и равна
B = μ0Ni / l
где μ0 − магнитная проницаемость вакуума, N − число витков, i − ток и l − длина катушки. Пренебрегая краевыми эффектами на концах соленоида, получим, что потокосцепление через катушку равно плотности потока B, умноженному на площадь поперечного сечения S и число витков N:
Отсюда следует формула для индуктивности соленоида
эквивалентная предыдущим двум формулам.
Таким образом, энергия Wм магнитного поля катушки с индуктивностью L, создаваемого током I, равна
Применим полученное выражение для энергии катушки к длинному соленоиду с магнитным сердечником. Используя приведенные выше формулы для коэффициента самоиндукции
Lμ соленоида и для магнитного поля B, создаваемого током I, можно получить:
где V – объем соленоида. Это выражение показывает, что магнитная энергия локализована не в витках катушки, по которым протекает ток, а рассредоточена по всему объему, в котором создано магнитное поле. Объемная плотность энергии магнитного поля соленоида:
24. Самоиндукция. Индуктивность. Цепь с активным сопротивлением и индуктивностью Самоиндукция - явление возникновения ЭДС индукции в проводящем контуре при изменении тока в нем. При изменении тока в контуре меняется магнитный поток через поверхность, ограниченную этим контуром, изменение потока магнитной индукции приводит к возбуждению ЭДС самоиндукции. По направлению противоположно изменению тока. Величина ЭДС пропорциональна скорости изменения силы тока I и индуктивности контура L: За счёт явления самоиндукции в электрической цепи с источником ЭДС при замыкании цепи ток устанавливается не мгновенно, а через какое-то время. Индуктивность (L) — коэффициент пропорциональности между магнптным потоком (создаваемым током какого-либо витка при отсутствии намагничивающих сред, например, в воздухе) и величной этого тока. где - магнитный поток через виток Индуктивность всегда положительна и зависит ТОЛЬКО от геометрических свойств контура.