Fizika1

2.В любом замкнутом контуре произвольно выбранном в разветвленной эл.цепи алгебраическая сумма произведений токов на сопротивление соответствующих участков этого контура равна алгебраической

бесконечности в бесконечность.

МП однородное,если во всех его точках B имеет одно и то же значение.

Сила

Лоренца

перпендикулярна скорости, будет выполнять роль центростремительной силы

mv

2

Fë

Fö

Fë , qvB

r

B

;

o

q v

v c, Bq

4Ï

Мо-магнитная постоянная (4П*10^-7Гн/м)

vE

B

o o vE

n

c

2

Связь

B и E

:

n

сумме ЭДС:

IiRi

i

i

1

i 1

I 3 I 2 I1 0, I1R1

1 2

19)Магнитное поле и его характеристики. Вектор магнитной индукции.Линии магнитной индукции. Закон Био-Савара-Лапласа. Принцип суперпозиции.

Электромагнитное поле-совокупность 2х взаимосвязанных полей (электрического и магнитного). Характерная особенность эл.поля:

-Действует на заряд силой, которая не зависит от его скорости. Характерная особенность магн.поля:

-Действует на движущиеся эл.заряды с силами, пропорциональными скоростям зарядов и направленными перпендикулярно векторам скорости.

Магнитное полеодна из форм проявления электромагнитного поля. Действует только на движущиеся заряженные частицы-тела, на проводники с током и на частицы-тела, имеющие магнитный момент. Магнитное поле создается проводниками с током, движущимися заряженными частицами и телами и изменяющимся с течением времени электрическим полем.

Силовой характеристикой магнитного поля служит вектор B . Его можно ввести 3мя способами: -Исходя из силового действия м.п. на малый элемент проводника с током.

-Исходя из силового действия м.п. на движущийся в нем точечный эл.заряд.

Для графического изображения стационарного (не меняющегося со временем м.п.), используют метод линий магнитной индукции. ЛМИ-замкнутые,они нигде не начинаются т не заканчиваются, они идут из

c		1
		o o

Принцип суперпозиции: Магнитное поле,создаваемое несколькими движущимися зарядами или телами

равно векторной сумме магнитных полей, создаваемых каждым зарядом или током в отдельности

B Bi .

Закон Био-Севара-Лапласа. Этот закон устанавливает величину и направление d B в произвольной точке

			o		I
		dB					dl , r
			4Ï		r 3
МП, создаваемого в вакууме эл-том проводника длиной dl .			o		Idl
		dB					sin	dl , r
			4Ï		r 2
r-радиус вектор, проведенный от эл-та dl в рассматриваемую точку поля.
Если ток течет по тонкому проводнику Jdv	Idl .

Объемный линейный эл-т тока:

		o
						J , r dv
dB
	4Ï					r 3
B		o
						Jr dv
	4Ï					r 3

20)Поле, создаваемое отрезком провода.

21)Поле, создаваемое круговым током.

22)Закон Ампера. Правило левой руки.

23)Сила взаимодействия двух прямолинейных бесконечных параллельных токов.

24)Сила Лоренца.

25)Момент сил, действующих на виток с током в магнитном поле. Магнитный момент витка.

26) Теорема Гаусса для магнитных полей. Понятие соленоидальных полей.
Магнитный поток сквозь произвольную замкнутую пов-ть равна 0: BndS 0 \	B :	Bdl	o Ii	oI

	BdivB 0
Дифференциальная форма	xB	rotB	oI
rotE		0,

Электростатическое поле потенциальное, а магнитное-соленоидальное.

Направление dB можно найти по правилу Максвелла(буравчика).

27)Циркуляция вектора магнитной индукции в вакууме. Применение теоремы о циркуляции для

расчета магнитной индукции.
В теории Максвелла 4 ур-я: в интегральной форме 2 ур-я циркуляции Е и Н,2 ур-я потока В и D.
			B
1)	Edl				dS
			t
2)	BdS	0
						D
3)	Hdl		J				dS
						t
4)	DdS		dv

объемная пл-ть сторонних зарядов.

J -вектор пл-ти тока проводимости.

B

ток смещения.

H

1) – циркуляция Е по любому замкнутому контуру,равная со знаком минус от производной В по t. Под вектором Е понимается не только вихревое эл.поле,но и электростатическое поле, циркуляция от которого будет равна 0.

2)- поток В сквозь произвольно замкнутую пов-ть всегда равен 0.

3)- циркуляция вектора напряженности магнитного поля Н по любому замкнутому контуру, равная полному току проводимости и току смещения, через произвольную пов-ть,ограниченную этим контуром.

4)- поток вектора D сквозь любую замкнутую пов-ть равен алгебраической сумме сторонних зарядов, охватываемых этой пов-ю.

Из уравнений Максвелла для циркуляции Е и Н следует, что эл. И маг. Поля нельзя рассматривать как независимые: изменение во времени одного из этих полей приводит к появлению другого поля. Поэтому имеет смысл лишь совокупность этих полей,представляющих собой электромагнитное поле.

Исключение: если	поля		стационарные,Т.Е. Е и В постоянны, то ур-я Максвелла распадаются на 4
	Edl		0
	Hdl		0
независимых ур-я:			В этом случае электрическое и магнитное поля независимы.
	BdS		0
	DdS		0

Эти ур-я говорят о том,что эл. Поле может возникать по 2м причинам: 1.Его источником является эл.заряды как сторонние,так и связанные.

2.Поле Е(ЭП) образуется всегда, когда меняется со временем магнитное моле.

Эти ур-я говорят о том,что МП В может возбуждаться либо либо движущимися эл.зарядами, либо переменными ЭП, либо и тем и другим одновременно.

28) Работа по перемещению витка с током в постоянном магнитном поле.

29)Эффект Холла.
30) Явление электромагнитной индукции. Закон Фарадея. Правило Ленца.
Электромагнитная	индукция — явление	возникновения электрического		тока в замкнутом контуре	при
изменении магнитного потока, проходящего			через него. Электромагнитная индукция		была
открыта Майклом	Фарадеем 29 августа	1831 года[1]. Он обнаружил, что электродвижущая			сила,
возникающая в замкнутом проводящем		контуре,	пропорциональна	скорости изменения магнитного

потока через поверхность, ограниченную этим контуром. Величина электродвижущей силы (ЭДС) не зависит от того, что является причиной изменения потока — изменение самого магнитного поля или движение контура (или его части) в магнитном поле. Электрический ток, вызванный этой ЭДС, называется индукционным током.

Закон Фарадея для электромагнитной индукции — Для любого замкнутого контура индуцированная электродвижущая сила (ЭДС) равна скорости изменения магнитного потока, проходящего через этот контур.

Правило Ленца, правило для определения направления индукционного тока: индукционный ток, возникающий при относительном движении проводящего контура и источника магнитного поля, всегда имеет такое направление, что его собственный магнитный поток компенсирует изменения внешнего магнитного потока, вызвавшего этот ток. Сформулировано в 1833 г. Э. Х. Ленцем. Если ток увеличивается, то и магнитный поток увеличивается.

31) Вращение рамки с током в магнитном поле.

Явление электромагнитной индукции часто используется для преобразования механической энергии в энергию электрического тока. Для этой цели применяются генераторы, принцип действия которых рассмотрим на примере плоской рамки, которая вращается в однородном магнитном поле. Пусть рамка вращается в однородном магнитном поле (B=const) равномерно с угловой скоростью ω=const. Магнитный поток, который сцеплен с рамкой площадью S, в любой произвольный момент времени t будет равен :

где α = ωt — угол поворота рамки в момент времени t (начало отсчета выбрано так, чтобы при t=0 было α=0). Во время вращения рамки в ней будет появляться переменная э.д.с. индукции

	которая изменяется со временем по гармоническому закону. При sinαt = 1
э.д.с.	ξi максимальна,	т.	е.

Значит, если рамка вращается равномерно в однородном магнитном поле, то в ней возникает переменная э.д.с., которая изменяется по гармоническому закону.

Из формулы следует, что ξmax (следовательно, и э.д.с. индукции) находится в непосредственной зависимости от величин ω, B и S. В России принята стандартная частота тока ν = ω/(2π) = 50 Гц, поэтому на практике возможно лишь увеличение двух остальных величии. Для увеличения В применяют мощные постоянные магниты или пропускают значительный ток в электромагнитах, а также внутрь электромагнита помещают сердечники из материалов с большим значением магнитной проницаемостью μ. Если вращать не один, а большое количество витков, соединенных последовательно, то тем самым увеличивается S. Переменное напряжение снимается с вращающегося витка с помощью щеток, схематически изображенных на рис. 1.

Процесс превращения механической энергии в электрическую обратим. Если по рамке, которая помещена в магнитное поле, пропускать электрический ток, то в магнитном поле на нее будет действовать вращающий момент и рамка начнет вращаться. На этом принципе основана работа электродвигателей, имеющих предназначение превращать электрическую энергии в механическую.

32) Явление самоиндукции. Э.Д.С самоиндукции.

Самоиндукция является важным частным случаем электромагнитной индукции, когда изменяющийся магнитный поток, вызывающий ЭДС индукции, создается током в самом контуре. Если ток в рассматриваемом контуре по каким-то причинам изменяется, то изменяется и магнитное поле этого тока, а, следовательно, и собственный магнитный поток, пронизывающий контур. В контуре возникает ЭДС самоиндукции, которая согласно правилу Ленца препятствует изменению тока в контуре.

Собственный магнитный поток Φ, пронизывающий контур или катушку с током,					пропорционален силе
тока I: Φ = LI.
Коэффициент	пропорциональности L в	этой	формуле	называется коэффициентом
самоиндукции или индуктивностью катушки.		Единица	индуктивности в	СИ	называется генри (Гн).

Индуктивность контура или катушки равна 1 Гн, если при силе постоянного тока 1 А собственный поток равен 1 Вб: 1 Гн = 1 Вб / 1 А.

Величина ЭДС самоиндукции пропорциональна скорости изменения силы тока(переменного) :

	.
33)Энергия магнитного поля.
Вокруг проводника с током существует				магнитное	поле, которое обладает энергией.
Источник	тока,	включенный	в	эл.цепь,	обладает	запасом	энергии.

В момент замыкания эл.цепи источник тока расходует часть своей энергии на преодоление действия возникающей ЭДС самоиндукции. Эта часть энергии, называемая собственной энергией тока, и идет на

образование			магнитного		поля.
Энергия	магнитного	поля	равна собственной	энергии	тока.

Собственная энергия тока численно равна работе, которую должен совершить источник тока для

преодоления ЭДС самоиндукции, чтобы создать ток в цепи.

Энергия магнитного поля, созданного током, прямо пропорциональна квадрату силы тока.

34)Магнитное поле в веществе. Магнитная проницаемость и магнитная восприимчивость.

Различные среды при рассмотрении их магнитных св-в называют магнетиками.

Все тела при внесении в магнитное поле намагничиваются в той или иной степени,Т.Е. создают собственное магнитное поле, которое накладывается на внешнее магнитное поле.

Магнитные св-ва в-ва определяются магнитными св-ми электронов и атомов.

По своим магнитным св-м в-ва делятся на 3 основные группы: диамагнетики, парамагнетики и феррамагнетики.

Электроны,движущиеся в атоме эквивалентны замкнутому контуру с орбитальным током, который равен произведению частоты оборотов на заряд I e

Орбитальному току соответствуют орбитальный магнитный момент,равный произведению орбитального
тока,площади орбиты и нормале: pm	ISn.

В

связи

с

движением

е

обладает

орб.моментом

pm

Le

напр.противоположен.

e

2m

h

3

3

Le

2

2

2Ï

Les

собственный момент импульса-спин.

LesB

спину электрона соответствует спиновый магн.момент pms

2

35) Вектор намагниченности.

Теорема о циркуляции магнитного поля в веществе.

импульса, который по

		e
	sLes,
		m

36) Диамагнетизм. Парамагнетизм. Ферромагнетизм. Магнитный гистерезис.

Парамагнетики-в-ва, атомы или молекулы которых в отсутствии внешнего магнитного поля имеют отличный от0 орбитальный магнитный момент, который определяется как орбитальным движением е в атомах или молекулах парамагнетика, так и его спиновым ОММ этих электронов. (щелочные и щелочноземельные металлы)

Вотсутствии внешнего магнитного поля ОММ разл. Атомов или молекул совершают тепловое движение и ориентированы в пространстве беспорядочно. Намагниченность равна0. при внесении в МП происходит преимущественная ориентация ОММ и парамагнетик намагничивается.

Диамагнетики-в-ва, магнитные моменты атомов или молекул которых в отсутствии внешнего магнитного поля равны 0, т.к. магнитные моменты всех атомов электронов взаимно скомпенсированы. Таким св-вом обладают в-ва в атомах, молекулах или ионах которых имеются целиком заполненные электронные орбитали: инертные газы, водород, азот, натрий хлор и тп.

Во внешнем МП молекулы или атомы приобретают наведенные магн.моменты. это связанно с тем, что в МП проявляется процессионное движение электронов, которое совершается с Ларморовской угловой частотой.

Врезультате появляется дополнительный орбитальный ток,дополнительный орбитальный момент. Ферромагнетикитвердые в-ва в кристаллическом состоянии, обладающие при не слишком высоких температурах самопроизвольной намагниченностью, которая сильно изменяется под влиянием внешних воздействий, например: внешних МП, деформации, изменения температуры.

Ферромагнетики, в отличии о диа- и парамагнетиков, являются сильными магнитными средствами:внутреннее МП в них в сотни и в тысячи раз превосходят внешнее поле.

Ферромагнетизм наблюдается у переходных металлой, у некоторых редко земляных металлов и у сплавов. Магнитный гистерезис – это различия в знач. Намагниченности феррамагнетика при одном и том же значении Н, те напряженности намагничивающего поля в зависимости от знач. Предварительной

намагниченности ферромагнетика. Петля гистерезиса-график зависимости намагниченности от напряженности МП Н,при изменении Н.

остаточная намагниченность ферромагнетиков, удаленных из внешнего МП служит основной для создания постоянных магнетиков.

37)Первое уравнение Максвелла и его физический смысл.

38)Ток смещения. Второе уравнение Максвелла и его физический смысл.

39)Система фундаментальных уравнений электродинамики Максвелла.

40)Электромагнитные волны. Скорость распространения электромагнитной волны.

41)Вектор Умова-Пойнтинга. Плотность потока энергии электромагнитного поля.