Эффект Холла

25.

21.

16.

15.

- сферический конденсатор

- цилиндрический конденсатор

17. Рассмотрим энергию взаимодействия двух зарядов, которые в результате кулоновского взаимодействия совершили перемещения на dl1 и dl2. Силами поля совершена работа.

Работа равна убыли потенциальной энергии

Для системы точ зарядов фиi - потенциал, создаваемый всеми

остальными зарядами системы в месте нахождения заряда

Для непрерывного расределения фи - потенциал, создаваемый всеми зарядами системы в элементе объема dV

18.

Для уединенного проводника фи=const

Энергия взаимодействия не только обкладок между

собой, но и взаимодействия зарядов внутри

каждой обкладки.

19. Для существования электрического тока необходимо: наличие зарядов, способных перемещаться в пределах тела; в проводнике должно существовать электрическое поле.

Количественной мерой тока служит сила тока - заряд, перенесенный через заданную поверхность S (или через поперечное сечение проводника), в единицу времени, т.е.: I=dq/dt

Модуль плотности тока численно равен заряду, переносимому через единичную площадку, расположенную в данной точке перпендикулярно направлению

движения носителей, за единицу времени

Плотнось тока и сила тока связаны соотнош

20. - уравнение непрерывности диф форма

Представим себе в некоторой проводящей среде, где течет ток, замкнутую поверхность S. Для замкнутых поверхностей положительной нормалью считается внешняя нормаль, поэтому инт(j,dS)

дает заряд, выходящий за единицу времени наружу из объема V, охваченного поверхностью S. Из закона сохранения заряда следует, что этот интеграл равен убыли заряда в единицу времени внутри объема.

В случ стационарного тока т.к. диф форма

закон Ома в дифференциальной форме для участка цепи

Закон Джоуля-Ленца в диффренциальной форме (абрак – “уд”)

22. Друде предположил, что электроны в металле ведут себя также как молекулы идеального газа. В промежутках между соударениями электроны движутся свободно, пробегая в среднем некоторый путь лямбда. В отличие от молекул газа, которые сталкиваются между собой, электроны сталкиваются с узлами кристаллической решетки.

средняя скорость теплового движения электронов

прод->

изменение среднего значения кинетической

энергии электронов

избыточная энергия передается при соударении решетке, и скорость упорядоч движения электрона обращается в ноль.

23. Магнитное взаим-ие не зависит от зарядов проводников, возникает только при наличии токов в проводниках и зависит от этих токов. Причиной возн-ия сил магнитного взаим-ия является магн поле, которое появляется вокруг проводника с током. Величина B называется вектором магнитной индукции и является основной характеристикой магнитного поля. Линии магнитной индукции всегда замкнуты в отличие от линий напряженности электрост поля.

Альфa-угол между dl и B

Направление силы определяется правилом правого буравчика или правилом левой руки.

Закон Био-Савара-Лапласа

Направление dB опред правилом правого винта

24. Принцип суперпозиции полей: если поле создано несколькими проводниками с током, то магнитная индукция результирующего поля равна сумме магнитных индукций полей, созданных каждым проводником в отдельности

Если z=0

При усл малости радиуса витка

- магнитный момент

Сила, действующая на виток с током в магнитном поле равна

Где dB/dn – производная B по направл нормали

- момент сил

Если Pm // B, N=0. Если под 90гр, то N=Pm*B, если Pm \ / B, N=0, но положение равновесия неустойчивое

26. Магнитное поле так же как и электрическое можно изображать графически при помощи линий индукции – это линии, касательные к которым направлены так же, как и вектор B в данной точке поля. Подобно линиям напряженности электрического поля, линии магнитного поля проводят с такой густотой, чтобы число линий, пересекающих единицу поверхности, перпендикулярной к ним было пропорционально индукции магнитного поля в данном месте. Линии индукции магнитного поля замкнуты. Поля, обладающие такими линиями, называются вихревыми.

Поток вектора магнитной индукции через произвольную

замкнутую поверхность всегда равен нулю.

Эта теорема выражает тот экспериментальный факт, что магнитные линии не имеют ни начала, ни конца. В природе отсутствуют магнитные заряды на которых бы начинались и заканчивались линии вектора B.

Магнитное поле порождают не магнитные заряды, а электрические токи

27. Циркуляция вектора B по произвольному контуру Г равна произведению мю0 на алгебраическую сумму токов, охватываемых контуром.

Ток считается положительным, если его направление связано с направлением обхода по контуру правилом правого винта.

28. Электрический ток – это движение зарядов. Следовательно, движущиеся заряды создают вокруг себя магнитное поле

индукция поля положительного заряда, движущегося со скоростью u

29.

- электромагн поле

.

- магнитная составляющая силы Лоренца

Альфа – угол между B и u

Направление силы определяется правилом левой руки.

- уравнение движения частицы в электромагн поле

1) Частица влетает в магнитное поле перпендикулярно силовым линиям.

Сила Лоренца перпендикулярна к вектору скорости и следовательно играет роль ц ентростремительной силы.

2) Частица влетает под углом к направлению магнитного поля.

3) Заряженная частица влетает в магнитное поле со скоростью, направленной вдоль поля или противоположно направлению магнитной индукции поля .

В этих случаях сила Лоренца и частица будет продолжать двигаться равномерно прямолинейно.

Если металлическую пластинку, вдоль которой течёт постоянный электрический ток, поместить в перпендикулярное к ней магнитное поле, то между параллельными направлению тока и поля гранями возникает разность потенциалов:

где b – ширина пластинки; j – плотность тока; B – магнитная индукция поля;

R – коэффициент пропорциональности – постоянная Холла.

Эффект Холла является следствием существования силы Лоренца.

Действие силы Лоренца на движущийся положительный заряд:

При протекании электрического тока по пластинке на заряды начинает действовать магнитная составляющая силы Лоренца, направление которой определяется направлением внешнего магнитного поля и направлением скорости упорядоченного движения зарядов. В результате происходит перераспределение зарядов, как показано на рисунке, в результате чего возникает электрическое поле, направленное от положительных зарядов, скопившихся на одной грани, к отрицательным зарядам другой грани. На заряды начинает действовать электрическая составляющая силы Лоренца. Перераспределение заряда будет происходить до тех пор, пока действие электрической составляющей не уравновесит действие магнитной составляющей.

При равновесии:

Скорость упоряд движения выразим через плотность: v=j/(e*n), тогда U=jbB/(e*n)

Полученное выражение совпадает с формулой (1), где R=1/(e*n)

Постоянная Холла зависит от концентрации электронов, поэтому эффект Холла используют для определения концентрации электронов внутри проводника.

32.Явление электромагнитной индукции. Контур движется в магнитном поле.

ЭДС электромагнитной индукции, возникающей в результате изменения магнитного потока, пронизывающего контур – , равная = - dФ/dt

Контур движется в постоянном магнитном поле

Рис. 8

L t1UKDXHTtVBSKC5JzEtJzMnPS7VVqkwtVrK34+UCAAAA//8DAFBLAwQUAAYACAAAACEAvnvhCsUA AADcAAAADwAAAGRycy9kb3ducmV2LnhtbERPS2vCQBC+F/wPyxR6q5sGqiF1FQmIpdSDj0tv0+yY hO7OxuwaU3+9Wyh4m4/vObPFYI3oqfONYwUv4wQEcel0w5WCw371nIHwAVmjcUwKfsnDYj56mGGu 3YW31O9CJWII+xwV1CG0uZS+rMmiH7uWOHJH11kMEXaV1B1eYrg1Mk2SibTYcGyosaWipvJnd7YK PorVBrffqc2uplh/Hpft6fD1qtTT47B8AxFoCHfxv/tdx/nTKfw9Ey+Q8xsAAAD//wMAUEsBAi0A FAAGAAgAAAAhAPD3irv9AAAA4gEAABMAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAFtDb250ZW50X1R5cGVzXS54 bWxQSwECLQAUAAYACAAAACEAMd1fYdIAAACPAQAACwAAAAAAAAAAAAAAAAAuAQAAX3JlbHMvLnJl bHNQSwECLQAUAAYACAAAACEAMy8FnkEAAAA5AAAAEAAAAAAAAAAAAAAAAAApAgAAZHJzL3NoYXBl eG1sLnhtbFBLAQItABQABgAIAAAAIQC+e+EKxQAAANwAAAAPAAAAAAAAAAAAAAAAAJgCAABkcnMv ZG93bnJldi54bWxQSwUGAAAAAAQABAD1AAAAigMAAAAA " filled="f" stroked="f" strokeweight=".5pt">

Возникновение индукционного тока свидетельствует о том, что изменяющееся во времени магнитное поле вызывает в контуре появление сторонних сил.

При движении проводника (подвижной перемычки) в постоянном магнитном поле со скоростью , на электроны внутри проводника действуют сила Лоренца под действием которой возникает направленное движение электронов со скоростью – это и есть индукционный ток. Перераспределившиеся заряды создадут электрическое поле на концах проводника возникает разность потенциалов, т.е. внутри проводника создается электрическое поле напряженностью . Таким образом, на электрон в проводнике действуют две силы: сила Лоренца, со стороны магнитного поля и сила, действующая со стороны электрического поля . Когда действие этих сил на электрон скомпенсировано, его перемещение по проводнику прекращается.

Учитывая, что циркуляция вектора по замкнутому контуру дает по определению величину ЭДС индукции, получаем:

Так обр, возникновение индукционного тока при движении контура (или его частей) объясняется действием силы Лоренца, которая возникает при движении проводника в магнитном поле.

33.Явление электромагнитной индукции. Контур неподвижен.

ЭДС электромагнитной индукции, возникающей в результате изменения магнитного потока, пронизывающего контур – , равная = - dФ/dt

Контур покоится в переменном магнитном поле

В случае неподвижн контура сила Лоренца не действует, т.к. заряд в проводнике неподвижны. Однако возникн-ие индукцион тока в неподвижн контуре свид-ет о том, что измен-ся во времени магнитное поле вызывает в контуре появление стор сил. Для объясн явл-ия электромагн индукции Дж. Максвелл предположил, что всякое измен-ся во времени магн поле приводит к появлению в пространстве электрич поля независ от наличия проводящего контура. Последний лишь позволяет обнаружить по возникновению в нем индукционного тока существование этого поля.

Циркуляция вектора напряженности возникшего электрического поля напряженностью по любому неподвижному контуру определяется как

Так обр, закон электром индукции справедлив, когда магнитный поток меняется за счет движ-я контура или за счет измен-я магн поля, или за счет того и другого. Несмотря на то, что для объяснения механизма возникн-я причин появления индукционного тока использ-сь разные явления: для движущегося контура (или его частей) – действие силы Лоренца; для меняющегося во времени поля – возникновение вихревого электрического поля – явление электромагнитной индукции воспринимается как их совместный эффект.

Дата добавления: 2014-12-16