2018-02-14
545
МП не влияет на статические электрические заряды, но может действовать на движущиеся в нем заряды. Сила воздействия поля В на движущийся со скоростью v ЭЗ q определяется особой силой, получившей название силы Лорентца и определяемой так: 
Сила Лорентца всегда перпендикулярна скорости движения заряженной частицы. Поэтому изменяется только направление, но не модуль скорости, т.е. кинетическая энергия частицы не меняется, и работы при этом изменении скорости не происходит. При нормальном вхождении частицы её движение происходит по окружности (рис.9,а). Радиус вращения частицыс конечной массой m и ЭЗ 
(это значение получается из равенства ускорений 
), период обращения частицы 
получается таким: 
т.е. снижается с ростом индукции. При вхождении частицы в область МП под углом b к силовым линиям - по спирали (рис.9,б), со скоростью перемещения вдоль линий МИ v’= v×Cos b. В полях - ЭП и МП - на ЭЗ действует сила, определяемая формулой Лорентца: 
Действие силы Лорентца – фундаментальное явление ¾ её существованием объясняется действие силы Ампера.
Существование радиационных поясов в атмосфере (ионосфера) связано с соответствующим поведением в магнитном поле планеты заряжённых частиц, пришедших из космоса.
Наблюдаемое в высоких широтах природное явление свечения в небе ионизированных частиц (северное, или полярное, сияние) обусловлено воздействием высокоэнергетичного потока именно таких частиц.
Эффект, обусловленный силой Лорентца, позволяет локализацию высокотемпературной плазмы в специальных экспериментах по контролируемому ядерному синтезу (удержание частиц с высокой энергией в огранич. объёме (устройство, называемое магнитной бутылкой)).
Вопрос 31. Электромагнитная индукция. Вихревое электрическое поле .
|
|
Явление ЭМИ, открытое М.Фарадеем (1831), состояло в том, что при изменении потока магнитной индукции (МИ ), пронизывающего замкнутый проводящий контур, в цепи возникает ЭТ, получивший название индукционного ( на появление тока в цепи реагирует гальванометр G на схеме рис. 1, а). В более реальной схеме индукционный ток может наблюдаться в цепи, образованной гальванометром G и катушкой из гибкого длинного проводника, внутри к-рой можно перемещать постоянный магнит (рис. 1, б).
Количественная формулировка рассматриваемого явления (эффекта Фарадея) состоит в том, что вызвавшая индукционный ток электродвижущая сила 
пропорциональна скорости изменения потока МИ, идущего сквозь поверхность 
опирающуюся на контур L: 
(по определению ЭДС 
поэтому 
=- 
Здесь знак «-» выражает т.н. правило Ленца ¾ индукционный ток всегда имеет такое направление, что создаваемое им МП препятствует изменению потока МИ, обусловившему индукционный ток.
В полной формулировке закон ЭМИ м-т быть прочитан так - ЭДС ЭМИ в проводящем контуре численно равна и противоположна по знаку скорости изменению потока МИ 
сквозь поверхность, ограниченную этим контуром.Появление ЭДС в контуре при егодвижениивМП м-т быть объяснено перемещением зарядов внутри проводника под действием силы Лорентца ( схема рис.2).
Согласно эффекту Фарадея, какова бы не была причина изменения потока МИ, охватываемого замкнутым проводящим контуром, возникающая в контуре ЭДС ® 
Появление ЭДС возможно, однако, и в неподвижном проводнике при условии переменного МП. Cила Лорентца на неподвижные ЭЗ не действует - её действием нельзя объяснить появление ЭДС в данном случае. Поэтому при анализе явления ЭМИ Дж.Максвеллом было предположено, что переменным МП в окружающем пространстве всегда возбуждается ЭП, к-рое является причиной возникновения индукционного тока в контуре. Циркуляция вектора индуцированного в результате эффекта Фарадея электрического поля 
по траектории L, совпадающей с неподвижным контуром из проводника, и представляет собой ЭДС ЭМИ в контуре: 
Проводящий контур в этом случае - лишь средство для обнаружения индуцированного поля Е по его действию на заряды в проводнике. Отметим ¾ согласно соотношению для ЭДС ЭМИ (*), циркуляция поля Е по замкнутому контуру (выражающая ЭДС) отлична от нуля. Это свойство, в принципе, отлично от ситуации, типичной для потенциального поля (для потенциального электростатического поля циркуляция E по замкнутому контуру равна нулю). Электрич. поле Е в рассмотренном случае (в эффекте Фарадея или явлении ЭМИ)- вихревое.
По Максвеллу, т.о ., переменным магнитным полем в окружающем пространстве всегда порождается вихревое электрическое пол е (обобщённая формулировка закона ЭМИ, устанавливающая неразрывную связь МП и ЭП).
|
|
Вопрос 32. Самоиндукция. ЭДС самоиндукции. Индуктивность.
Самоиндукция
При изменении силы тока i (t) (с изменением напряжения U (t), получаемого от включённого в цепь источника ЭДС 
в контуре (образованном витками катушки) будет изменяться и сцепленный с ним поток МИ, следоват-но, в нем будет индуцироваться ЭДС ( cхемарис .3, а). Сцепленный с контуром поток пропорционален силе тока i (t), текущего в цепи: 
коэффициент пропорциональности L именуют индуктивностью контура (eдиница измерения [L] = 1 Гн [ Генри ]. Возникновение ЭДС индуkции в контуре при изменении в нём силы тока называют явлением самоиндукции (СИ).
Ø Величина индуктивности соленоида - 
, здесь - 
площадь витка и длина соленоида, m - магнитная проницаемость сердечника соленоида. Индуктивность соленоида для магнитного поля является аналогом ёмкости уединённого проводника для ЭСП ¾ характеристика устройства, к-рая определяется только его параметрами ¾ размерами и проницаемостью материала. Для величины ЭДС самоиндукции считается, что индуктивность постоянна 
поэтому для нее чаще всего используют формулу ¾ 
