Магнитное поле в веществе. Пара сил

Вид материала

Документы

Содержание 1Вб/сек ЭДС=1В Индуктивность контура. Явление самоиндукции ЭДС самоиндукции Энергия магнитного поля Задание 10 Вопросы

Подобный материал:

• Вопросы к зачету по темам: «Магнитное поле», «Электромагнитная индукция», 22.6kb.
• Урок по физике на тему: "Магнитное поле". 8-й класс, 123.92kb.
• Магнитное поле. Электромагнитная индукция. Самоиндукция. Часть, 53.53kb.
• Магнитное поле в веществе, 55.58kb.
• Закон полного тока, 45.68kb.
• Магнитное поле. Электромагнитная индукция. Самоиндукция. Часть, 48.45kb.
• Магнетизм Магнитное поле, 26.34kb.
• Так что же это такое магнитное поле?, 165.84kb.
• Пятая тема. Предпосылки возникновения теории относительности. Законы электродинамики, 513.06kb.
• Что влияет на магнитное поле Земли, 38.34kb.

Магнитное поле в веществе.
Пара сил . Момент пары

и действуют на контур с током
в B - поле: ,
, , , , - нормаль к S. действует и на магнитную стрелку (ее можно найти по ).
Ток (и магнит) создают В-поле. На оси кругового тока:

. При : – поле магн. диполя.

Токи электронных орбит создают магн. поля, но они в пределах атома или соседних атомов. Во внешнем компенсация нарушается, и вещество намагничивается, само создает поле, которое складывается с внешним. (Так было с Е-полем при наличии диэлектриков: неполярные (полярные) молекулы, вытягивались (поворот).
По магнитным свойствам вещества делятся на диа-, пара- и ферромагнетики.
В атоме диамагнетика поля орбит , но во внешнем поле возникает прецессия, дополнит. ток и связанное с ним В-поле. Оно направлено навстречу внешнему, и уменьшает его. С ростом скорость прецессии и наведенное поле растут. При выключении поля намагничение исчезает.
У атома парамагнетика есть не скомпенсир. . В веществе они ориентированы хаотически. Во внешнем они выстраиваются по полю, и их поле усиливает внешнее. При увеличении наведенное поле растет, но с насыщением. Ориентации мешает тепловое движение, поэтому намагниченность убывает с ростом .
У ферромагнетиков (Fe, Co) объединяются магн. моменты областей, - доменов (0.01-0.1 мм). Внешнее поле выстраивает их. Наведенное поле много больше внешнего. Намагниченность остается и после выключения поля (постоянные магниты). Размагнитить можно нагреванием (>точки Кюри). Ферромагнетики используют в качестве сердечников в электромагнитах.

, , -магнитная проницаемость среды.

Получение сверхнизких температур
Атом парамагнитного вещества – «магнит», который в магнитном поле поворачивается
- стремится к минимуму потенц. энергии . Но порядок нарушается тепловым движением. Для парамагнетик охлаждают, намагничивают, теплоизолируют и медленно . Остатки теплового движения приводят к повороту , но это означает . При постоянной полной энергии это дает уменьшение кин. энергии, т.е. уменьшение .

Закон электромагнитной индукции Фарадея. Правило Ленца.
П-образный проводник с
подвижной () перемычкой .
В В-поле на ее электроны

действует сила Лоренца и по контуру потечет ток электромагнитной индукции. Его можно считать результатом действия сторонней силы , создающей ЭДС индукции: .
, . . - з-н электромагн. индукции. Единица магн. потока – вебер (Вб) ,
Вб=Тл (при = 1Вб/сек ЭДС=1В.)
Причины изменения Ф – движение, поворот, деформация контура, или изменение .
Вращение катушки в магнитном поле – принцип действия генератора эл. тока (переменного). (Если в катушке N витков, то ЭДС в N раз больше.)
В трансформаторе две катушки расположены на одном железном сердечнике. Переменный ток первичной обмотки создает магнитный поток, проходящий через вторичную. В ней возникает ЭДС, которая зависит от соотношения числа витков, поэтому трансформатор может быть повышающим и понижающим.
Ток э-м индукции сам создает магн. поле, направленное основному.
Индукционный ток препятствует вызывающей его причине – правило Ленца.

Индуктивность контура. Явление самоиндукции
Магнитная индукция прямолинейного тока, соленоида, тора, … , поэтому Ф : ,
L – индуктивность. Единица индуктивности – генри (Гн) (в контуре с L=1 Гн ток 1 А создает Ф=1 Вб.)

Например, для соленоида , то есть .
Если ток меняется, то меняется Ф и . При этом возникает
= - ЭДС самоиндукции. По правилу Ленца она стремится сохранить ток неизменным (инерция): при выключении тока она его поддерживает, при включении – тормозит его рост. Тем сильнее, чем больше L.

Энергия магнитного поля
Обобщ. закон Ома: .
. . Работа сторонних сил идет на увеличение внутр. эн. проводника (тепло) и За время роста тока - магнитная энергия тока. (в конденсаторе ).
Для соленоида: , , , поэтому , то есть
- плотность энергии магнитного поля.
После переключения ключа ток уменьшается,
его поддерживает, но в итоге запасенная в катушке энергия переходит в тепло.

Задание 10

Вопросы

1. Момент пары сил: направление, величина.
   
2. Момент сил, действующих на контур с током или магнитный диполь в магнитном поле.
   
3. Что происходит в магнитном поле с диа -, пара – и ферромагнетиками?
   
4. Причины возникновения тока электромагнитной индукции. Чему равна ЭДС индукции?
   
5. Принцип действия генератора переменного тока и трансформатора.
   
6. Правило Ленца.
   
7. В чем состоит явление самоиндукции? Чему равна ЭДС самоиндукции?
   
8. На что тратится работа сторонних сил в контуре с индуктивностью?
   

Упражнения

1. Вывести закон электромагнитной индукции.
   
2. Вывести формулу для плотности энергии магнитного поля.