Электромагнитная индукция. Явление самоиндукции. Практическое применение электромагнитной индукции

Магнитное поле кругового тока (в центре витка).

Напряженность м.п. в центре кругового тока: все эл-ты dH в этой точке перпендикулярны плоскости тока и направлены в сторону поступательного дв-ия правого винта, головка которого поворачивается по току. Величина напряженности = .

М.п. кругового витка направлено по оси витка перпендикулярно к его плоскости.

**********************

32. Магнитное поле кругового тока (на перпендикуляре к центру витка). ;

;

********************** 33. Магнитное поле соленоида (тороида). Соленоид – цилиндрическая катушка состоящая из большого числа витков (см.рис). Идеальный соленоид . ; N – число витков;

- внутри соленоида - циркуляция вектора напр-ти. поле не потенциальное, оно вихревое. ;

Тороид:

вне сердечника поле

отсутствует

; ; длина средней линии.

**********************

34. Циркуляция вектора напряженности м.п. Закон полного тока. Циркуляцией вектора напр-ти м.п. вдоль замкнутого контура L наз-ся интеграл вида: где L – контур произвольной формы, - элемент длины контура в направлении его обхода. Интегрирование распространено на всю длину замкнутого контура. Закон полного тока для токов проводимости: циркуляция вектора напр-ти м.п. постоянного э.т. вдоль замкнутого контура пропорциональна алгебраической сумме токов, охватываемых этим контуром: . Ток считается положительным, если из конца вектора плотности тока, направленного по оси проводника в сторону тока, обход контура L кажется происходящим против часовой стрелки (по пр-лу Буравчика). В противном случае токи считаются отрицательными. Токи которые не охватываются контуром L, не дают вклада в циркуляцию Н. Для м.п. в вакууме закон полного тока: . Закон прим-ся для расчета м.п. постоянного тока.

**********************

35. Магнитный поток. Закон магнитных цепей. Магнитный поток (поток вектора магнитной индукции) сквозь малую площадку dS наз-ся физическая величина равная произведению вектора индукции на направление нормали к площадке dS. Магнитный поток яв-ся важной характеристикой поля, зависящей от значения модуля вектора магнитной индукции не в одной точке поля, а во всех точках поверхности, ограниченной плоским замкнутым контуром. Магнитное поле может быть однородным и неоднородным. В неоднородном поле проводят через элементарную площадку dS₀, перпендикулярную вектору В, количество линий индукции, равное . Тогда через единицу такой поверхности пройдет линий, т.е столько, сколько единиц содержит вектор индукции в данной точке. На рисунке показана произвольно ориентированная элементарная площадка dS, проекция которой на плоскость, перпендикулярную линиям вектора магнитной индукции, равна dS₀ (). Тогда через dS пройдет столько же линий вектора магнитной индукции , сколько их проведено через площадку dS₀. Если есть в магнитном поле конечная поверхность S, ее всегда можно разбить на достаточно малые части, так что через каждую такую часть пройдет линий вектора м.и. Сложив теперь числа всех этих линий и назовем магнитным потоком через поверхность S кол-во линий вектора м.и., пронизывающих данную поверхность: . В однородном поле поток через плоскую поверхность S . Один вебер – магнитный поток, который в однородном поле индукции 1 Т пронизывает перпендикулярную полю поверхность площадью 1 м². Магнитным потоком Ф₀ через замкнутую поверхность наз-ся кол-во линий вектора м.и., проходящих сквозь эту замкнутую поверхность . Совокупность полей по которым проходит магнитный поток наз-ся магнитной цепью. Закон полного тока: циркуляция вектора напряженности м.п. по замкнутому контуру = полному току пронизывающему поверхность ограниченную этим током. . М.ц. подчиняются 2-м законам Кирхгофа: 1 закон. Алгебраическая сумма магнитных потоков в любом узле м.ц. = 0 . 2 закон: алгебраическая сумма падений магнитных напряжений вдоль любого замкнутого контура м.ц. = алгебраической сумме МДС действующих вдоль этого контура Закон Ома для м.ц.

**********************

36. Действие м.п. на проводник с током. Плоский замкнутый контур тока в м.п. М,п. действует и на проводник с током. Сила действующая на проводник помещенный в м.п. пропорциональна В, I, длине проводника и зависит от угла как она направлена. - закон Ампера для однородного поля. - для неоднородного поля. В общем виде . См. рис. 1- первый проводник; 2 – второй проводник. 1 и 2 будут притягиваться. Сила опр-ся

вектор магнитного момента контура. Вращающий момент направлен перпендикулярно к векторам p_m и В так, что из его конца кратчайшее вращение от p_m к В кажется происходящим против часовой стрелки. Под действием момента М контур принимает положение устойчивого равновесия, при котором векторы p_m и В параллельны друг другу. В неоднородном поле на замкнутый контур с током кроме момента сил М действует еще результирующая сила . Под действием этой силы контур втягивается в сторону больших значений индукции м.п. (в область более сильного поля).

*********************

37. Работа перемещения контура с током в м.п. При произвольном перемещении замкнутого контура с током I = const в м.п. совершается работа , где - изменение магнитного потока сквозь поверхность, ограниченную замкнутым контуром. При вычислении магнитного потока сквозь поверхность ограниченную замкнутым контуром с током, направление внешней нормали выбирается таким образом, чтобы из конца вектора нормали ток в контуре был виден идущим против часовой стрелки. Работа перемещения в м.п. замкнутого контура с током I = const совершается за счет энергии, затрачиваемой источником тока. Работа совершаемая силами Ампера при перемещении в м.п. замкнутого контура по которому проходит постоянный ток равна произ-ию силы тока на изм-ие магнитного потока сквозь поверхность ограниченную этим контуром. , - полный магнитный поток (поток сцепления), который обусловлен как внешним так и внутренним м.п. тока.

**********************

Электрические токи создают вокруг себя магнитное поле. Существует и обратное явление: магнитное поле вызывает появление электрических токов. В 1831 году, Фарадей назвал это явлением электромагнитной индукции. Оно состоит в том, что в проводящем контуре, находящемся в переменном магнитном поле, возникает ЭДС индукции ε_i. Закон Фарадея для электромагнитной индукции: ЭДС индукции численно равна и противоположна по знаку скорости изменения электромагнитного потока

. Знак минус является выражением правила Ленца: индукционный ток в контуре имеет всегда такое направление, что создаваемый им магнитный поток сквозь поверхность, ограниченную контуром, уменьшает те изменения магнитного потока, которые вызывали появление индукционного тока.

Возникновение ЭДС индукции в цепи в результате изменения тока в этой цепи называется явлением самоиндукции. Собственное магнитное поле тока в контуре создаёт магнитный поток сквозь поверхность, ограниченную контуром: , который называется потоком самоиндукции контура. , где L- индуктивность контура – величина зависящая от геометрической формы контура, его размеров и относительной магнитной проницаемости среды.

Дата добавления: 2015-04-24