lectures (731996), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

 

I I

Ф_Н  Ф₀ Ф_К

(X) B

2 2

A₁ = I (Ф_Н – Ф₀)

А₂ = I (Ф₀ – Ф_K) (?)

A = A₁ + A₂ = I (Ф_К – Ф_Н) = I Ф.



I



(X) B

A = -IBS – IBS = -2IBS.

42. Магнитное поле в веществе:

Первоначально поле в вещ-ве рассматривалось как поле от микротоков.

Движение зарядов обуславливает магнитный момент и они рассматриваются как некая система.

  

B = B₀ + B’.

Введем вектор, характеризующий магнитные св-ва и связанный с (_i=1^NP_Mi)/V:



J(_i=1^NP_Mi)/V

[ J ] = A/м;

J =  H, где  - магнитная восприимчивость.

_УД = / = [м ³/кг], где  - плотность вещ – ва.

_МОЛ = _*_Кмоль [м³/Кмоль].

44. Описание магнитного поля в магнетике:

Существует 3 класса магнетиков:

1) Диамагнетики (_МОЛ < 0, 10^710^8 (м³/Кмоль));

2) Парамагнетики (_МОЛ > 0, 10^610^7 (м³/Кмоль));

3) Ферромагнетики (_МОЛ < 0, 10³10⁴ (м³/Кмоль)).

Электрическое поле в веществе может только ослабляться. В магнитном поле оно либо усиливается, либо ослабляется.

    

H = B/₀ – J = B/₀ - H

 

H(1 + ) = B/₀

 

H = B/(₀);  = 1 + .

Внесем в магнитное моле магнетик:



B₀

( X)(X)

( X)(X)

( X)(X) B’

dl микротоки

  

B = B₀ + B’

B’ = _0*I_l

dP_M = I_l*S_*dl

dP_M/dV = J = I_l

  

B = B₀ + ₀J

    

H = B/₀ – J = B₀/₀ = H₀ (теоретически)

  

H = H₀ – H₀, где Н₀ – размагничивающее поле;

 

H₀ = N_*J (фактор размагничивания)

N = 1 для тонкого диска;

N = 1/3 для шарика.

Если однородный магнетик помещается во внешнее однородное поле, то внутреннее поле магнетика так – же будет однородным.

45. Поведение векторов В и Н на границе двух магнетиков:



n 

B

 ₁

b

₂



n

o BdS = -Bn₁S + Bn₂ + S_БОК = 0, где (S_БОК) = 0;

B₁n = B₂n

Компонента вектора индукции магнитного поля неприрывна.

₀₁H₁n = ₀₂H₂n

H ₁n/H₂n = ₂/₁

₁

 ₁ I a

b

₂ I

₂

₁ > ₂

 

oH dl = H₁_*a - H₂_*a + _*2b = 0

H₁ = H₂

B₁/(₀₁) = B₂/(₀₂)  B₁/B₂ = = ₁/₂

tg ₁/tg ₂ = ₁/₂.

46. Магнитные механические явления:

П редставления Бора:



 

M r P_M

е

I = e = e (/2) = e [/(2r)] – величина силы тока, создаваемого электронами.

L = J = mr²_*/r = mr – механический момент. (m - ?)

Замена L  M:

P_M = IS = I_*r² = (er)/2 – магнитный момент.

P_M/M = -l/(2m) – гиромагнитное отклонение.

M  0 – суммарный механический момент электронов.

-M_i  0 – суммарный механический момент атомов.

М агнетик в магнитном поле приобретает отличные от нуля суммарные механические моменты атомов и электронов, в вследствие чего он начинает вращаться, что приводит к намагничиванию магнетика.

Собственный механический момент:

~

M_S = h/2 – этому кратен собственный механический момент для электрона.

~

h = h/2 = 1,05_*10^{– 34} (Дж_*с)

Собственный механический момент (спин) равен половине постоянной Планка (h), которая играет роль элементарного магнитного импульса.

Собственный магнитный момент:

P_MS/M_S = - l/m;

~

P_MS = - (l h)/(2m);

~

_Б = (l h)/2m – магнетон Бора.

Каждый атом, его магнитный момент складывается из орбитальных и силовых моментов электронов.

Было исследовано поведение атомов в магнитном поле:

F = P_M (B/x) cos(),  - угол между направлением магнитного момента и индукцией. Магнитные моменты атомов имеют произвольные углы ориентации.

48. Пара- и ферромагнетики:

У парамагнетиков магнитная восприимчивость немногим > 0.

 у парамагнетиков мало отличается от 1.

У ферромагнетиков (железо, никель, кобальт и др.) магнитная восприимчивость  10¹⁰ раз больше, чем у парамагнетиков.

У ферромагнетиков:

J

H

B

H_C

B_ОБ

H



H

49. Электромагнитная индукция, ЭДС индукции, токи Фуко:

В электропроводящем контуре при изменении проходящего через него потока возникает ток, независящий от способа изменения потока, и называемый индукционным. В контуре так же возникает ЭДС.

I_ИНД = dФ/dt (скорость изменения потока).

Если контур заполнен магнетиком с проницаемостью , то это приводит к увеличению потока в  раз.

Правило Ленца:

Индукционный ток I имеет такое направление, чтобы препятствовать причине, его вызывающей.

ЭДС индукции:



I



(X) n 

 + R 

 

(X) B



I

DФ

I dt = dA – работа сторонних сил внутри источника.

Если R неподвижен, то dQ =I²R dt – тепло, выделяющееся в R, dA = dQ.

Если R перемещается, то

dA = dQ + I dФ

I dt = I²R dt + I dФ

I = ( - dФ/dt)/R.

Поток магнитной индукции Ф измеряется в веберах (Вб).

_i = - dФ/dt.

Если витков несколько:

Ф   = N_*Ф₁

_i = -d/dt = -N(dФ₁/dt), где  - потокосмещение.

При перемещении проводника с током:



(X) B

(e)

F _И 

U 





F_Л

   

dA = F_Л U dt + F_И  dt

dA = F_Л U dt - F_И  dt = e  B U dt - - e U B  dt = 0.

Токи Фуко:

Возникают в проводах, по которым текут переменные токи. Направлены они так, что ослабляют токи внутри провода и усиливают их внутри поверхности. В результате быстропеременный ток оказывается распределенным по сечению проводника неравномерно, он как бы вытесняется на поверхность проводника. Это явление называется скин – эффектом. Из-за него внутренняя часть в высокочастотных проводниках оказывается бесполезной, и обычно такие проводники представляют из себя трубки

Токи Фуко приводят к тепловым потерям. Используются в индукционных печах.

50. Явление самоиндукции:

Если по проводнику течет ток, то его контур пронизывает магнитный поток.

Ф   ( - потокосмещение);

 ~ B ~ I   = L_*I

L – коэффициент пропорциональности (индуктивность). Определяется геометрическими размерами контура, у ферромагнетиков еще и материалом среды.

Если контур жесткий и не может быть деформирован, то L – const.

Индуктивность солинойда:

B = ₀nI (n – число витвов на единицу длины);

Ф = BS,  = ФN = ₀nISnl = = ₀n²IV;

L = ₀n²V, где V – объем соленоида.

Возникает самоиндукция:

_S = -d/dt = -(L_*dI/dt + I_*dL/dt) – ЭДС самоиндукции;

L – const, то _S = -L_*dI/dt.

51. Энергия магнитного поля:

L

R

В центре всегда есть индуктивность, скорость установления тока всегда конечна.

dA = _SI dt = /- любая совершаемая работа/ = -d/dt Idt = -dI, где d - величина изменения потока за время dt.

d = L dI

dA = -LI dI;

A переходит в ленц - джоулевое тепло, выделяемое в проводах схемы.

0

A = dA = -L  I dI = LI²/2.

I₀

L = ₀n²V

H = nI

A = W = LI²/2 = 1/2_*(₀H²)_*V

W – энергия маг. поля в соленоиде.

W/V = _H = 1/2_*(₀H²) = BH/2 = = B²/(2₀).

52. Уравнения Максвелла:

Открытие тока смещения позволило Максвеллу создать единую теорию электрических и магнитных явлений, объяснившую многие из экспериментальных фактов и предсказала новые. Основным стал вывод о существовании электромагнитных волн, распространяющихся со скоростью света, что привело Максвелла к созданию электромагнитной теории света.

Основой теории стали уравнения Максвелла. Первую пару уравнений образуют:

[E] = -B/t (связывает значение Е с изменениями вектора В во времени);

В = 0 (указывает на отсутствие источников магнитного поля, т.е. магнитных зарядов).

Вторая пара:

[H] = j + D/t (устанавливает связь между токами проводимости и смещения и порождаемым ими магнитным полем);

D =  (показывает, что источником вектора D служат сторонние заряды).

Для расчета полей нужно дополнить имеющиеся уравнения уравнениями, связывающими D и j c E, a так же H c B:

D = ₀E;

B = ₀H;

j = E.

Перечисленные уравнения Максвелла и их дополняющие образуют основу электродинамики покоящихся сред.

Уравнения Максвелла в дифференциальной форме:

Первая пара:

о_Г E dl = -d/dt _SBdS (закон эл.-маг. индукции Фарадея, получается путем интегрирования ур-я в диф. форме с; последующим преобразованием левой части в интеграл с контуром Г, ограничивающему поверхность S)

o_SBdS = 0 (отсутствие магнитных зарядов);

Вторая пара:

о_ГHdl = _SjdS + d/dt _SDdS (теорема полного тока);

o_SDdS = _V dV (теорема Гаусса).

53. Вихревое электрическое поле. Токосмещение.

] проволочный контур, в котором индуцируется ток, неподвижен, а изменение магнитного потока происходит из-за изменения магнитного поля. Возникает индукционный ток, значит изменение маг. поля вызывают сторонние силы, вызываемые электрическим полем с напряженностью Е_В.

ЭДС равна циркуляции Е_В по контуру:

_i = oE_Bdl;

_i = -dФ/dt, то

oE_Bdl = -d/dl_SBdS 

 oE_Bdl = -_S(B/t)dS 

 _S[E_B]dS = -_S(B/t)dS, то

[E_B] = -B/t.

Поле Е_В существенно отличается от порождаемого неподвижным зарядом поля Е_q. Т.к. линии электрического поля начинается и заканчивается на зарядах, то [E_q] = 0.

Характеристики

Список файлов реферата