Уравнения фарадея и их физический смысл. Ток смещения

Опыты Фарадея.

Опыты фарадея показывают, что возможно создание электрического поля с помощью магнитного поля.

Опыт 1: Цилиндрическую катушку присоединяют демонстрационному стрелочному гальванометру. Вдвигая внутрь катушки полосовой магнит, наблюдается отклонение стрелки гальванометра. При выдвижении магнита из катушки стрелка отклоняется в другую сторону. Такое же изменение направлении стрелки на противоположное наблюдается при перемене полюсов вносимого магнита. При прекращении движения магнита прекращается ток.

Опыт 2: В катушку, соединенную с гальванометром вдвигают другую катугки, питаемую током через реостат, подключая выпрямитель ВСШ-6, при этом стрелка гальванометра отклоняется. Если катушку вынимать, то стрелка отклоняется в противоположную сторону.

Опыт 3: Вложив в катушку, питаемую током, в катушку подключенную к гальванометру, и изменяя силу реостатом, наблюдают отклонение стрелки гальванометра. Ползунок реостата надо двигать быстро, чтоб угол отклонения был достаточно велик.

Опыт 4: Внутрь катушки с током вставляют железный сердечник. При такое же скорости двигается ползунка реостата, отклонение стрелки гальванометра гораздо больше. В этом случае можно получить реостата, отклонение стрелки гальванометра гораздо больше. В этом случае можно получить достаточно большое отклонение стрелки и при медленном перемещении ползунка реостата.

Опыт 5: Вкладывая катушку одна в другую и уставливают не большой ток. Затем вдвигают во внутреннюю катушку железный сердечник. В момент вдвига и выдвигания сердечника наблюдают отклоениен стрелки гальванометра.

¾ Первое уравнение: выражение закона Фарадея (Закон электромагнитной индукции)
Физический смысл: Изменяющееся магнитное поле во времени порождает электрическое поле, а знак «минус» в формуле отражает правило Ленца: Индукционный ток, возникающий в замкнутом проводящем контуре, имеет такое направление, что создаваемое им магнитное поле противодействует тому изменению магнитного потока, которым был вызван данный ток.

, где – электрическое вихревое поле, – поток волн поля = .

¾ Второе уравнение: Получается на основе полного тока (Теорема о циркуляции магнитного тока)
; где – ток проводимости, – напряженность магнитного поля.
Читается: Циркуляция вектора напряженности Н магнитного поля по замкнутому контуру равна алгебраической сумме токов, пронизывающих этот контур.

Физический смысл: магнитное поле порождается током проводимости и переменным электрическим полем.

Ток смещения – величина, пропорциональная скорости изменения переменного электрического поля в диэлектрике или вакууме.

Ток проводимости — физическая величина, характеризующая движение свободных электрических зарядов и зарядов, связанных с макромолекулами, под действием электрического поля.

При построении теории электромагнитного поля Дж. К. Максвелл выдвинул о том, что магнитное поле создается не только движением зарядов (током проводимости, или просто током), но и любым изменением во времени электрического поля.

Понятие ток смещения введено Максвеллом для установления количественных соотношений между изменяющимся электрическим полем и вызываемым им магнитным полем.
Ток смещения не выделяет джоулевой теплоты, его основное физическое свойство — способность создавать в окружающем пространстве магнитное поле.

Отличия состоит в том, что ток проводимости связан с движением зарядов, а ток смещения связан с изменением напряженности электрического поля.

Обобщенный закон полного тока: , – ток смещения (Электрическое переменное поле).
Физический смысл: Ток смещения как и ток проводимости создают в пространстве магнитное поле.
Читается справа на лево: Изменяющееся во времени электрическое поле порождает в пространстве магнитное поле.

¾ Третье уравнение: Обобщение теоремы Остроградского Гаусса для электростатического поля, она справедлива для любого электрического поля, как стационарного так и переменного.

Читается: Поток вектора магнитной индукции равный сумме зарядов заключенный в замкнутой поверхности.
Физический смысл: Поток смещения через замкнутую поверхность проведённую в электромагнитном поле равен суммарному свободному заряду находящемуся внутри замкнутой поверхности

¾ Четвертое уравнение:
Физический смысл: Поток магнитного поля через произвольную замкнутую поверхность проведенную в электромагнитном поле равен 0.

¾ Пятое уравнение: ; где – удельная проводимость.
Читается: Связь электрической индукции и вектора напряженности.

¾ Шестое уравнение: B ;

¾ Седьмое уравнение:
Читается: Плотность тока связанного с напряженностью электрического поля.

Различные величины входящие в уравнения Максвелла связаны между собой и эта связь выражается 5,6,7 уравнением. Величины входящие в уравнения характеризуют свойства среды.

Дата добавления: 2015-04-24