Соленоидом называется цилиндрическая катушка с током, состоящая из большого числа витков, проволоки, которые образуют винтовую линию.
Вычислим
индуктивность бесконечно длинного
соленоида. Полный магнитный поток сквозь
соленоид (потокосцепление) равен
μ0μ(N2I/l)S .
т. е. индуктивность соленоида зависит от длины l соленоида, числа его витков N, его , площади S и магнитной проницаемости μ вещества, из которого изготовлен сердечник соленоида.
Включение катушки и отключение, к источнику с постоянной э.Д.С.
В момент замыкания цепи в катушке возникает э. д. с. самоиндукции, направление которой будет противоположно направлению э. д. с. источника, поэтому э. д. с. самоиндукции будет препятствовать нарастанию тока в цепи. Ток в цепи катушки после ее включения устанавливается не сразу. Вначале э. д. с. самоиндукции имеет наибольшее значение и ток в цепи мал. Со временем э. д. с. самоиндукции ослабевает, и ток в цепи становится больше. И только когда установится постоянный магнитный поток катушки, э. д. с. самоиндукции исчезает, ток в цепи будет иметь максимальное постоянное значение. При включении катушки к источнику с постоянной э. д. с. часть энергии, поступающей от источника, расходуется на нагрев обмотки катушки, а другая часть энергии источника идет на образование магнитного поля катушки. Чем же объяснить, что в катушке, отключенной от источника э. д. с, некоторое время будет проходить ток Это объясняется тем, что при исчезновении тока в цепи магнитное поле катушки будет исчезать. В катушке возникнет э. д. с. самоиндукции.
Проводник, c протекающим по нему электрическим ток, всегда окружен магнитным полем, причем магнитное поле исчезает и появляется вместе с исчезновением и появлением тока. Магнитное поле, подобно электрическому, является носителем энергии. Логично предположить, что энергия магнитного поля совпадает с работой, затрачиваемой током на создание этого поля. Рассмотрим контур индуктивностью L, по которому протекает ток I. С этим контуром сцеплен магнитный поток Ф=LI, поскольку индуктивность контура неизменна, то при изменении тока на dI магнитный поток изменяется на dФ=LdI. Но для изменения магнитного потока на величину dФ следует совершить работу dА=IdФ=LIdI. Тогда работа по созданию магнитного потока Ф равна:
Значит,
энергия магнитного поля, которое связано
с контуром:
Энергию
магнитного поля можно рассматривать
как функцию величин, которые характеризуют
это поле в окружающем пространстве. Для
этого рассмотрим частный случай —
однородное магнитное поле внутри
длинного соленоида:
Так
как I=Bl/(μ0μN) и В=μ0μH , то :
,где
Sl = V — объем соленоида.
Если всякое переменное магнитное поле возбуждает в окружающем пространстве вихревое электрическое поле, то должно существовать и обратное явление: всякое изменение электрического поля должно вызывать появление в окружающем пространстве вихревого магнитного поля. Для установления количественных соотношений между изменяющимся электрическим полем и вызываемым им магнитным полем Максвелл ввел в рассмотрение так называемый ток смещения.
Уравнения Максвелла в интегральной форме.
Первое
уравнение:
Циркуляция по замкнутому контуру вектора напряженности электрического поля равна взятой со знаком минус скорости изменения магнитного потока через поверхность ограниченную контуром.
Физический смысл: Изменяющееся во времени магнитное поле создает вихревое электрическое.
Второе
уравнение:
Циркуляция по замкнутому контуру напряженности магнитного поля равна потоку через поверхность ограниченную контуром плотности тока проводимости плюс плотность тока смещения.
Физический смысл: Токи проводимости и изменяющееся электрическое поле создают магнитное поле.
Третье
уравнение:
Поток через замкнутую поверхность вектора индукции электрического поля равен интегралу по объему внутри этой поверхности от плотности электрического заряда.
Источник - электрические поля - заряды. Силовые линии начинаются и заканчиваются на зарядах или бесконечности.
Четвертое
уравнение:
Поток через замкнутую поверхность вектора индукции магнитного поля равен нулю.
Магнитных зарядов нет. Силовые линии замкнутые или уходят на бесконечность
