Физика атома и ядра Физические законы механики Лекции по физике теория газов Электромагнетизм Оптика Физика атома Физика ядра Радиоактивность аварийное вскрытие бронированных дверей, i | обувь Кемел Актив в москве, gabor. Постоянный ток Механика основные законы Электродинамика Магнетизм, электрический ток
Авторизация Биометрические системы контроля доступа Права доступа Угрозы преодоления разграничительной политики доступа к ресурсам

Излучение электромагнитных волн. Мы знаем, что существуют электромагнитные волны и знаем их свойства. Мы показали, что при наличии источников имеет место уравнения для потенциалов: Мы выяснили: что если есть система движущихся зарядов, то она создаёт поле, которое доходит до точки наблюдения с запаздыванием r\c. Наша задача заключается в том, чтобы вычислить энергию этого излучения. Для этого найдём вектор Умова-Пойтинга, определяющего энергию, проходящую через единицу поперечного сечения в единицу времени

ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ - курс лекций начало

 

РАБОТА ПО ПЕРЕМЕЩЕНИЮ ПРОВОДНИКА С ТОКОМ В МАГНИТНОМ ПОЛЕ. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ. ИНДУКТИВНОСТЬ.

Примеры решения задач

Пример 5. Обмотка соленоида состоит из одного слоя плотно прилегающих друг к другу витков медного провода диаметром d=0,2 мм. Диаметр D соленоида равен 5 см. По соленоиду течет ток I=1 А. Определить количество электричества Q, протекающее через обмотку, если концы ее замкнуть накоротко. Толщиной изо­ляции пренебречь.

Решение. Возможны два способа решения, 1-й способ. Ко­личество электричества dQ, которое протекает по проводнику за время dt при силе тока I, определяется равенством

 (1)

Полное количество электричества, протекающее через проводник за время t, будет . Сила тока в данном случае убывает экспоненциально со временем и выражается формулой

Измерение физических величин в квантовых системах Пусть известна волновая функция, описывающая состояние частицы в квантовой системе. Каков будет результат измерения физической величины Q в этой системе?

Внося выражение силы тока I под знак интеграла и интегрируя от 0 до ¥ (при t®¥I®0), получим

Подставим пределы интегрирования и определим количество электричества, протекающее через обмотку:

 (2)

2-й способ. Подставив в формулу (1) вместо силы тока I выраже­ние ее через ЭДС индукции , и сопротивление R соленоида, т. е.

Но  связана со скоростью изменения потокосцепления Y по закону Фарадея —Максвелла: =-dY/dt, тогда

Интегрируя, получаем

 (3) 

Потокосцепление Y пропорционально силе тока в соленоиде. Следовательно, Y1=LI0; Y2=0, так как Y2 соответствует тому мо­менту, когда ток в цепи обратится в нуль. Подставив выражения Y1 и Y2 в формулу (3), получим Q=Y1/R, или

что совпадает с формулой (2). Для определения заряда, протекающего через обмотку соленои­да, следует найти индуктивность L соленоида и сопротивление R обмотки соленоида, которые выражаются формулами

где m0 — магнитная постоянная; N — число витков; l1 длина соленоида; S1 — площадь сечения соленоида; r — удельное сопро­тивление провода; l—длина провода; S—площадь сечения про­вода; dдиаметр провода; d1—диаметр соленоида.

Подставив найденные выражения L и R в формулу (2), получим

Заметим, что длина провода l может быть выражена через диа­метр d1 соленоида соотношением l=pd1 N, где N — число витков, тогда формуле (4) можно придать вид

Но l1/N есть диаметр провода, так как витки плотно прилегают друг к другу. Следовательно,

Произведя вычисления по формуле (5), получим

Q=363 мкКл.

РАСЧЕТ МАГНИТНОЙ ЦЕПИ

Совокупность устройств, содержащих ферромагнитные тела и образующих замкнутую цепь, в которой при наличии магнитодвижущей силы образуется магнитный поток, и вдоль которой замыкаются линии магнитной индукции, называют магнитной цепью.

Рис. 3.12. Схема магнитной цепи

Примером таких цепей являются сердечники трансформаторов, магнитных усилителей, электрических машин и т. д. (рис. 3.12). Задача расчета., магнитной цепи сводится к определению НС катушки или системы катушек, необходимой для создания заданного магнитного потока. Часто встречается и обратная задача, когда по заданной намагничивающей силе необходимо определить магнитные потоки. Расчет магнитной цепи производят с помощью законов для магнитных цепей. Рассмотрим эти законы.

Первый закон Кирхгофа. За счет тока, протекающего через катушку, показанную на рис. 3.12, возникает магнитное поле и в левом стержне создается магнитный поток Ф. Этот поток в точке А сердечника разветвляется на потоки Ф1 и Ф2. Так как силовые линии магнитного поля непрерывны и замкнуты, должно выполняться соотношение

Ф=Ф1+Ф2 или Ф — Ф1— Ф2 = 0. (3.9)

Следовательно, алгебраическая сумма магнитных потоков для любого узла магнитной цепи равна нулю.

Это уравнение выражает первый закон Кирхгофа для магнитной цепи.

Второй закон Кирхгофа. Применим закон полного тока к контуру ABCD (рис. 3.12). Полный ток, проходящий через поверхность, ограниченную этим контуром,

∑I =Iw. НС вдоль этого контура F = H(L1 + L2) +H1L1, где Н — напряженность магнитного поля на участке BCDA, в пределах которого оно однородно, так как магнитный поток Ф и площадь поперечного сечения сердечника S на этом участке неизменны; H1 — напряженность магнитного поля на участке АВ.

На основании закона полного тока Iw =H(L1 + L2) +H1L1

т. е. для данного контура НС катушки равна сумме магнитных напряжений на отдельных участках. Если имеется не одна, а несколько катушек и во всех стержнях напряженность поля различна, то уравнение приобретает вид

I 1w1+ I 2w2 + I 3w3 +…=H1 L1 + H 2L2 +H3L3+…

Таким образом, алгебраическая сумма НС для любого замкнутого контура магнитной цепи равна алгебраической сумме магнитных напряжений на отдельных его участках.

Это определение является вторым законом Кирхгофа для магнитной цепи. Знак НС катушки определяют по правилу буравчика, а знак магнитного напряжения — по направлению напряженности поля; если направление напряженности совпадает с выбранным направлением обхода контура, то магнитное напряжение берут со знаком плюс, и наоборот.

Закон Ома. Магнитное напряжение на данном участке цепи Uм=HLL. Выражение закона Ома для участка магнитной цепи примет вид

Ф = Uм/Rм,

Rм- магнитное сопротивление участка цепи.

Магнитный поток для участка цепи прямо пропорционален магнитному напряжению на этом участке.

Из выражения для Rм следует, что магнитное сопротивление ферромагнитных материалов мало. Необходимо отметить, что закон Ома справедлив только для линейных участков магнитной цепи.

 

Магнитная индукция. Закон Био и Савара Магнитное поле ? одна из двух сторон электромагнитного поля, характеризующаяся воздействием на движущуюся электрически заряженную частицу с силой, пропорциональной заряду этой частицы и ее скорости. Магнитное поле определяется магнитной индукцией – векторной величиной, характеризующей магнитное поле и определяющей силу, действующую на движущуюся электрически заряженную частицу со стороны магнитного поля. На частицу с электрическим зарядом q, движущуюся в магнитном поле со скоростью , направленной произвольным образом по отноше­нию к вектору магнитной индукции , действует сила Лоренца
Электромагнитное взаимодействие Примеры решения задач физика