2020-04-12
225
Q= I2 Rt. Последняя формула выражает закон Джоуля-Ленца: количество теплоты, которое выделяется током в проводнике, прямо пропорционально силе тока, времени его прохождения по проводнику и падению напряжения на нем.
Коэффициент полезного действия (КПД) источника ЭДС:
=Pн/P,
где Pн-мощность, выделяющаяся в нагрузке(полезная мощность);P-полная мощность, выделяющаяся во всей цепи, в том числе в источнике.Поскольку Pн=I2R, а P=I2(R+r), получаем, что R/(R+r).Максимальная полезная мощность во внешней цепи выделяется при R=r(в режиме согласования), при этом
УРОК 16. Магнитное поле. Индукция магнитного поля.
Опыты показывают, что между двумя параллельно расположенными бесконечно длинными проводниками, по которым протекают постоянные токи, возникает сила взаимодействия. Проводники с одинаково направленными токами притягиваются, с противоположно направленными токами - отталкиваются. Такое взаимодействие токов объясняется тем, что электрический ток, протекающий по одному из проводников, создает в пространстве, окружающем проводник, магнитное поле, которое и действует на другой проводник.
Характеристики этого поля зависят от силы тока в проводнике, геометрической формы проводника, расположения данной точки относительно проводника, а также от магнитных свойств среды, в которой находятся проводник и точка. Существенно, что магнитное поле в данной точке создается одновременно всеми участками проводника, по которому течет ток.
Особенностью магнитного поля является то, что это поле создается проводниками с токами, движущимися электрически заряженными частицами и телами, а также намагниченными телами и переменным электрическим полем.
Магнитное поле действует на электрические токи, движущиеся заряды и постоянные магниты.
Силовой характеристикой магнитного поля является магнитная индукция В.
Понятие о магнитной индукции вводится на основании одного из трех опытных фактов:
а) ориентирующее действие магнитного поля на рамку с током (замкнутый плоский контур с током);
б) отклонение проводника с током в магнитном поле;
в) отклонение пучка электрически заряженных частиц, движущихся в магнитном поле.
Можно сказать, что:модуль вектора магнитной индукции - физическая величина, равная отношению максимальной силы, действующей со стороны магнитного поля на отрезок проводника с током, к произведению силы тока и длины проводника:
B=Fmax/(I l)
Магнитным моментом замкнутого плоского контура, по которому протекает ток силой I(например, рамки с током), называется вектор Pm, равный Pm= Is n, где S-площадь поверхности, охватываемой контуром, n - вектор с модулем, равным единице, направленный перпендикулярно к плоскости контура (единичный вектор нормали). Векторы n и Pm перпендикулярны к плоскости контура и ориентированы так, чтобы из их концов ток казался протекающим против часовой стрелки.
Направление единичного вектора нормали n и вектора магнитного момента Рт определяется также правилом правого винта (правило буравчика): если рукоятку буравчика с правой резьбой вращать по направлению тока в контуре (в рамке с током), то направление векторов n и Рт совпадает с направлением движения острия буравчика (рис. 72).
На плоский замкнутый контур с током (например, прямоугольную рамку), помещенный в однородное поле, действует момент сил М, модуль которого равен М = PmBsina, где Рт - модуль вектора магнитного момента контура, В - модуль вектора индукции магнитного поля, а - угол между векторами Pm и B.
Из предыдущей формулы вытекает следующее определение магнитной индукции : модуль вектора магнитной индукции в данной точке однородного магнитного поля равен отношению наибольшего значения момента сил Мmax, действующего на малую рамку с током, помещенную в окрестности данной точки, к модулю магнитного момента Pm
B=Mmax /Pm
Значение М = Ммакс соответствует такой ориентации рамки, при которой a=p/2, т. е. линии магнитной индукции лежат в плоскости рамки, а ее магнитный момент направлен перпендикулярно к линиям индукции. В этом положении рамка с током будет находиться в неустойчивом равновесии. Устойчивым (равновесным) положение рамки с током или любого замкнутого контура с током будет тогда, когда плоскость рамки перпендикулярна к линии индукции, а вектор магнитного момента рамки направлен вдоль линий магнитной индукции.
Единица магнитной индукции- тесла [Тл]
· Направление вектора магнитной индукции В совпадает с направлением на север магнитнойстрелки.
· В пространстве между полюсами постоянного магнита вектор магнитной индукции В выходит из северного полюса.
Магнитное поле называется однородным, если векторы B во всех его точках одинаковы. В противном случае поле называется неоднородным.
Графически магнитное поле изображается при помощи линий магнитной индукции. Линиями магнитной индукции называются воображаемые линии, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора B в этих точках поля.
Линии магнитной индукции замкнуты. Замкнутость линий магнитной индукции означает, что в природе отсутствуют свободные магнитные заряды. В отличие от электростатического поля, магнитное поле является непотенциальным вихревым полем.
Магнитное поле создано прямолинейным током.
1. Линии магнитной индукции представляют собой концентрические окружности, лежащие в плоскости, перпендикулярной проводнику. Центр окружностей совпадает с осью проводника.
2. Если ток идет вверх, то силовыe линии направлены против часовой стрелки, если вниз, то по часовой стрелке.
Другими словами, направление вектора магнитной индукции поля, созданного проводником с током, определяется правилом буравчика (правило правого винта ), если движение острия буравчика с правой резьбой совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вектора магнитной индукции совпадает с направлением вращения.
Вектор магнитной индукции на расстоянии r от оси проводника:
B=m0 I/(2pr)
