Электромагнетизм
Электрический заряд, закон Кулона. Принцип суперпозиции для электрического поля, сущность теоремы Гаусса. Постоянный ток и электромагнетизм. Электромагнитные колебания и волны, цепи переменного тока и магнитные свойства веществ. Индуктивное сопротивление.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | учебное пособие |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 14.08.2017 |
| Размер файла | 4,1 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Рис. 3.13.
3.11 Закон Ампера
Если проводник с током I находится в магнитном поле, то на каждый его электрон (носитель тока) действует сила Лоренца
,
где - модуль заряда электрона, - скорость направленного движения электрона в электрическом поле проводника.
Сила Лоренца, действуя на носители тока в проводнике, перемещает его в магнитном поле. Найдем направление и модуль этой силы.
Выделим в проводнике c током I (рис.3.14.) элемент тока , а силу, действующую на него, представим в виде
,
где S - площадь поперечного сечения проводника, n-число носителей тока в единице объема проводника, S·dl·n - число носителей тока в объеме проводника длиной dl.
Произведение величин - - есть плотность тока , которая по модулю равна заряду, протекающему через единичное сечение проводника в единицу времени. В связи с этим последнее равенство можно записать в виде
Так как направления векторов и совпадают и, следовательно,
,
То
, (3.23)
где по определению плотности тока.
Сила называется силой Ампера и обозначается .
Модуль вектора силы Ампера
, (3.24)
где - угол между векторами и .(рис.3.14)
Рис. 3.14.
Элементарная сила направлена перпендикулярно плоскости, в которой лежат векторы и . Сила, действующая на проводник длиной , определяется в результате интегрирования по всей длине проводника
.
Направление силы Ампера можно определить по правилу левой руки.
Левую руку располагают так, чтобы силовые линии магнитного поля входили в ладонь, четыре вытянутых пальца указывали направление тока в проводнике, тогда отогнутый на большой палец указывает направление силы Ампера (рис. 3.15).
Рис. 3.15
Вопросы и задания для самопроверки
1. Что называют циркуляцией вектора индукции магнитного поля?
2. Дайте определение закона полного тока.
3. Назовите условия возникновения силы Лоренца.
4. Как определить направление и модуль силы Ампера?
5.Запишите правило левой руки для определения направления силы Лоренца и Ампера.
3.12 Магнитное взаимодействие параллельных проводников с током
Рассмотрим взаимодействие двух параллельных бесконечно длинных проводников с токами I1 и I2, находящихся на расстоянии r (рис.3.16).
Если пропустить через проводники токи одного направления, то они притягиваются. Проводники отталкиваются, если в них текут токи разного направления.
Рис 3.16.
Взаимодействие проводников объясняется действием магнитного поля одного проводника на ток второго. Сила, действующая на участок первого проводника длиной со стороны второго
, (3.25)
Учитывая, что индукция магнитного поля от проводников с током I1 и I2 равна соответственно и , формулу (3.25) можно представить в более общем виде:
,
.
где силы, действующие на участок первого и второго проводников длиной l, угол между направлениями индукции и тока в проводниках, который в данном случае равен 90є.
Сила взаимодействия , приходящаяся на единицу длины каждого из параллельных проводников, как показывает опыт, пропорциональна величинам токов в них и и обратно пропорциональна расстоянию r между ними
, (3.26)
где - коэффициент пропорциональности.
На основании соотношения (3.26) устанавливается единица силы тока - Ампер и определятся значение магнитной постоянной.
Один Ампер - сила постоянного тока, который, проходя по каждому из двух параллельных прямолинейных проводников бесконечной длины и бесконечно малого кругового сечения, расположенных на расстоянии r=1м один от другого в вакууме, вызывает между этими проводниками силу на каждый метр длины.
Для того чтобы найти числовое значение магнитной постоянной , воспользуемся соотношением (3.25)
.
При , , , l=1м, получим
3.13 Движение заряженных частиц в магнитном поле
В соответствии со вторым законом Ньютона, сила Лоренца, действующая на частицу,
,
, (3.27)
где , m, - масса и модуль заряда частицы,
R - радиус окружности, - нормальное ускорение.
Решая последнее уравнение относительно R, найдем радиус окружности
(3.28)
Сила Лоренца, являясь центростремительной силой, направлена перпендикулярно движению частицы и, следовательно, не совершает работы в однородном магнитном поле. Движение заряженной частицы в магнитном поле периодическое. Период движения частицы по окружности
(3.29)
Период движения частицы в
В магнитном поле не зависит от ее скорости и радиуса траектории, а определяется массой и зарядом. Это свойство используется в ускорителях заряженных частиц.
Если частица влетает в магнитное поле под углом к вектору индукции магнитного поля, то она движется по винтовой траектории (рис. 3.18).
Винтовая траектория получается в результате одновременного движения по окружности и вдоль оси Х. Движение по окружности обусловлено действием магнитного поля на частицу, движущуюся по оси Z со скоростью =.
Радиус винтовой траектории согласно (3.28), определяется из соотношения
.
Шаг винтовой траектории
. (3.30)
где =.
Шагом винтовой траектории называется расстояние, которое пролетает частица вдоль силовой линии магнитного поля за один период ее движения.
На заряд, движущийся одновременно в электрическом и магнитном полях, действует сила, которая называется обобщенной силой Лоренца
,
где - напряженность электрического поля, - сила Кулона
Направление обобщенной силы Лоренца определяется векторным сложением двух сил.
Вопросы и задания для самопроверки
1. Назовите условия возникновения силы Лоренца.
2. Как определяется направление и модуль силы Лоренца?
3. Выведите формулы для силы Ампера.
4. Как определить направление и модуль силы Ампера?
5. Какие траектории возможны при движениях заряженных частиц в магнитном поле?
6. Используя понятие обобщенной силы Лоренца, определите траекторию движения отрицательно заряженной частицы во взаимно перпендикулярных электрическом и магнитном полях.
7. Определите силу действующую на единицу длины двух перпендикулярных бесконечно длинных проводников с током I, находящихся на расстоянии r друг от друга.
3.14 Магнитный поток
В главе 1 (п. 1) введено понятие потока вектора напряженности электрического поля . Аналогично для магнитного поля определяется поток вектора индукции , который называется магнитным потоком и обозначается через .
Элементарный поток вектора магнитной индукции через элементарный участок поверхности с площадью dS равен
,
где единичный вектор внешней нормали площадки dS, - угол между вектором нормали и индукцией магнитного поля .
|
Магнитный поток через произвольную незамкнутую поверхность S (рис. 3.19) находится интегрированием |
Рис. 3.19. |
Магнитный поток через замкнутую поверхность S
Для однородного магнитного поля и плоской поверхности с площадью S (рис. 3.20); магнитный поток
(3.31)
Рис. 3.20.
Очевидно, что при =90° Ф=0, т.е. ни одна линия индукции не пересекает плоскость контура (рис. 3.21).
Магнитный поток в системе СИ, в соответствии с формулой (3.31), измеряется .Эта единица носит название вебер (Вб) в честь немецкого ученого В.Э.Вебера.
Рис. 3.21
Вопросы и задания для самостоятельного изучения
1. Какие траектории возможны при движениях заряженных частиц в магнитном поле?
2. Используя понятие обобщённой силы Лоренца, определите траекторию движения отрицательно заряженной частицы во взаимно перпендикулярных электрическом и магнитном полях
3. Определите силу действующую на единицу длины двух перпендикулярных бесконечно длинных проводников с током I, находящихся на расстоянии r друг от друга.
4. Дайте определение магнитного потока и потока вектора напряжённости электрического поля.
5. Поясните равенство нулю магнитного потока.
3.15 Работа сил магнитного поля
На движущиеся заряды в магнитном поле действует сила Лоренца, которая всегда перпендикулярна скорости движения заряженной частицы и, следовательно, ее перемещению. Поэтому,
.
На проводник с током в магнитном поле действует сила Ампера. Совершает ли работу эта сила? Рассмотрим прямолинейный проводник длиной и током I в однородном магнитном поле (рис. 3.22а). Работа силы Ампера при перемещении проводника на расстояние вдоль направления силы
где - площадь, которую очерчивает проводник при движении, ВdS=dФ - магнитный поток пронизывающий эту площадь.
dА=IdФ, (3.32)
а) б)
Рис.3.22
Следовательно, элементарная работа, совершаемая силой Ампера, равна произведению тока в проводнике I на магнитный поток dФ, пронизывающий площадь, которую очерчивает проводник при своем движении. При перемещении проводника на конечное расстояние x, получаем: и
(3.33)
Если перемещение проводника происходит в произвольном направлении (рис. 3.22б), то
где - угол между и или, что то же Рис. 3.23.
самое, между и , так как , а . Но ldх=dS, BdSсоs=dФ, так что по-прежнему dA=IdФ.
На контур с током в магнитном поле действует сила Ампера , которая вращает его вокруг оси (рис. 3.23). Чтобы найти работу, совершаемую при конечном вращением контура, необходимо проинтегрировать соотношение (3.32).
,
где и потоки, пронизывающие контур в его начальном и конечном положении.
Вопросы и задания для самопроверки.
1. Дайте определение магнитного потока и назовите случаи когда он максимальный и минимальный.
2. Чему равен поток в однородном и неоднородном магнитных полях?
3. Чему равен поток через замкнутую и незамкнутую поверхности?
4. В каких единицах в системе СИ измеряется магнитный поток?
5. Выведите формулу для работы сил по перемещению проводника в магнитном поле.
6. Какая сила совершает работу в магнитном поле?
7. Будет ли совершаться работа при движении заряженной частицы в магнитном поле?
3.16 Магнитное поле в веществе
Вещество состоит из атомов, а атомы из электронов и ядер. Электрон, вращаясь по замкнутой орбите вокруг ядра, образует орбитальный (дипольный) магнитный момент . Кроме того, электрон обладает собственным механическим моментом , называемым спином. Спину электрона соответствует спиновой магнитный момент . Магнитный момент атома геометрически складывается из орбитальных магнитных моментов его электронов , где число электронов в атоме.
Внешнее магнитное поле с индукцией влияет на магнитные моменты атомов вещества и создает в нем дополнительное магнитное поле. Это явление называется намагничиванием. Индукция магнитного поля в веществе
, (3.34)
где - индукция магнитного поля, образованного в результате намагничивания.
Отличие магнитного поля в веществе от индукции внешнего магнитного поля определяется относительной магнитной проницаемостью среды . Магнитная проницаемость показывает, во сколько раз изменяется магнитное поле в веществе по сравнению с внешним магнитным полем. Величина находится из соотношения
.
Намагничивание вещества определяется вектором намагниченности :
,
где - суммарный магнитный момент N атомов в веществе объёмом V.
Как показывает опыт, для большинства веществ и слабых полей, магнитное поле пропорционально вектору намагниченности и определяется как
.
Учитывая, что равенство (3.34) можно записать в виде:
,
, (3.35)
а вектор намагниченности
(3.36)
где - магнитная восприимчивость вещества.
3.17 Напряженность магнитного поля
Закон полного тока для индукции магнитного поля в веществе
, (3.37)
где ; - алгебраическая сумма токов проводимости, охватываемых контуром интегрирования , а - алгебраическая сумма круговых электронных токов атомов, охватываемых этим же контуром (рис. 3.24).
Электронные токи атомов однородного вещества вследствие влияния на них внешнего магнитного поля имеют одинаковые направления (рис. 3.24). Токи внутри вещества компенсируются, имея разные направления. На поверхности токи суммируются и создают ток намагничивания .
Рис. 3.24.
Запишем равенство 3.37 в виде
. (3.38)
Преобразуем последнее равенство
и учтём, что согласно закону полного тока
Тогда интеграл вектора намагниченности
. (3.39)
Интеграл , учитывая, что , запишем в виде
. (3.40)
Обозначим выражение в скобках
. (3.41)
Вектор называется напряженностью магнитного поля.
Напряженность магнитного поля - векторная величина, характеризующая магнитное поле, образованное только токами проводимости (проводниками с током).
Закон полного тока для напряженности магнитного поля запишется в виде
. (3.42)
Из формулы (3.42) следует, что напряженность магнитного поля Н измеряется в .
Из равенства (3.41) можем записать соотношение
. (3.43)
Сравнивая равенства (3.35) и (3.43), и учитывая, что , получим связь между векторами и :
(3.44)
3.18 Магнитные свойства веществ
Магнитные свойства вещества объясняются квантовой теорией движения электронов в атоме, согласно которой, в атомах суммарный механический момент (орбитальный и спиновый) и связанный с ним магнитный момент всех электронов может быть как отличным, так и равным нулю. Это позволяет все вещества по магнитным свойствам разделить на диамагнетики, парамегнетики, ферромагнетики.
В диамагнетиках “собственный” магнитный момент атомов при отсутствии внешнего магнитного поля равен нулю. При помещении диамагнетика во внешнее магнитное поле у электронов происходит процессия, в результате которой появляется магнитный момент атома, ориентированный против направления внешнего поля. Вектор намагниченности в диамагнетиках направлен противоположно намагничивающему полю .
К диамагнетикам относятся инертные газы, благородные металлы, многие органические соединения, стекло, мрамор. Для диамагнетиков , .
Магнитные моменты атомов парамагнетика в отсутствии магнитного поля отличны от нуля, но распределены хаотично. В парамагнетиках вектор намагниченности направлен вдоль внешнего поля. При наложении внешнего магнитного поля происходит ориентация их направлений. Число магнитных моментов, ориентированных по направлению магнитного поля, оказывается преобладающим. Это приводит к тому, что появляется отличный от нуля вектор намагниченности, направленный вдоль вектора индукции поля .
Моменты атомов парамагнетика имеет хаотичное направление даже в сильных магнитных полях, т.е. моменты атомов парамагнетика в среднем лишь незначительно ориентируются по направлению внешнего магнитного поля. Причиной хаотичности ориентации моментов парамагнетика является их тепловое разупорядочение. В результате которого, магнитные моменты атомов непрерывно меняют свою ориентацию. Это происходит тем интенсивнее, чем выше температура парамагнетика. Даже сильное магнитное поле не ориентирует магнитные моменты атомов. Поэтому парамагнетики почти не намагничиваются.
Парамагнетиками являются Na, К, Al, H, Cs, Mg, Mn, Pt, О. Для парамагнетиков , .
В ферромагнетиках магнитный момент атома определяется спиновым магнитным моментом электрона. Магнитные моменты атомов группируются в домены- малые области вещества, в которых магнитные моменты атомов имеют одинаковое направление. В отсутствие внешнего магнитного поля векторы намагниченности доменов направлены хаотично и дают результирующую намагниченность равную нулю, обеспечивающую минимальную энергию (рис. 3.25).
При наложении внешнего магнитного поля растет объем тех доменов, намагниченность которых параллельна внешнему полю, и уменьшается объем остальных доменов. Увеличивая внешнее магнитное поле, можно все тело превратить в один большой домен, т. е. намагнитить тело до насыщения.
Модуль вектора намагниченности ферромагнетика зависит от напряженности магнитного поля (рис. 3.26а). Ферромагнетики способны оставаться намагниченными даже при выключенном внешнем магнитном поле, в котором они ранее находились. Ферромагнетики сохраняют остаточную намагниченность . Поэтому для размагничивания ферромагнетика нужно поместить его в магнитное поле обратного направления. На рис. 3.26б показана кривая 1 начального намагничивания тела, затем кривая 2 обратного хода зависимости при уменьшении Н до нуля. Здесь же показана величина напряженности магнитного поля , необходимая для размагничивания тела, называемая коэрцитивной силой. При дальнейшем увеличении напряженности поля тело начинает намагничиваться в обратном направлении. Кривая 3 на рисунке отражает зависимость при смене обратного поля на прямое. Таким образом, получается петля гистерезиса зависимости при перемагничивании ферромагнетика. При намагничивании ферромагнетика важна предыстория намагничивания тела. При одном и том же намагничивающем поле тело может иметь разные значения намагниченности и . Лишь величина намагниченности насыщения не зависит от магнитной предыстории тела.
а) б)
Рис. 3.26.
Магнитная проницаемость ферромагнетика не является константой: она зависит от величины приложенного магнитного поля (рис. 3.27).
Рис. 3.27
Магнитные свойства ферромагнетиков зависят от их температуры. Ферромагнитные свойства можно разрушить, если нагреть ферромагнетик выше некоторой критической температуры: Тк (температура Кюри). При температуре Кюри и выше ферромагнетик становится парамагнетиком, т.е. практически теряет магнитные свойства и приобретает их снова при понижении температуры. Температура Кюри для железа, никеля, кобальта, равна соответственно 770°С, 400 °С, 1100°С.
К ферромагнетикам относятся железо, никель, кобальт, их сплавы, для которых магнитная проницаемость и находится в пределах:
Вопросы и задания для самопроверки
1. Выведите формулу для работы сил по перемещению проводника в магнитном поле.
2. Какая сила совершает работу в магнитном поле?
3. Будет ли совершаться работа при движении заряженной частицы в магнитном поле?
4. Как образуется магнитное поле в веществе?
5. Дайте определение магнитной проницаемости и магнитной восприимчивости в веществе.
6. Запишите связь между вектором намагниченности и индукцией магнитного поля в вакууме.
7. Запишите связь индукции магнитного поля в веществе и определите её связь с вектором намагниченности вещества.
Глава 4.Электромагнитная индукция
4.1 Движение линейных проводников в магнитном поле
Пусть проводник длинной l в плоскости X0Y движется в направлении оси 0X со скоростью v перпендикулярно магнитному полю с индукцией B. На каждый электрон проводника будет действовать сила Лоренца, перемещая его в направлении противоположном оси Y. В результате на концах проводника будут накапливаться на одном отрицательные, а на другом положительные заряды.
a) б)
Рис.4.1.
Накопление положительных и отрицательных зарядов на концах проводника создаёт электрическое поле и силу, действующую на электроны в направлении противоположном силе Лоренца.
Условием прекращения накопления зарядов на концах проводника будет равенство электрической и лоренцевой сил.
;
, (4.1)
,
где - напряжённость электрического поля между концами проводника, между векторами и .
Сила Лоренца разделяет положительные заряды подобно тому, как это происходит в любом источнике электропитания, например в обычных батарейках.
Напряжённость электрического поля в проводнике и разность потенциалов на его концах связаны соотношением:
При движении проводника вдоль оси X
и тогда
(4.2)
При конечном изменении Дц и Дy
Напряжение на концах проводника U, а следовательно и ЭДС равны:
Где Дy - это не длина стержня, а его протяжённость по оси, вдоль которой действует сила (рис.4.1. б)
4.2 Замкнутые контуры проводников в магнитном поле
Рис.4.2.
Рассмотрим квадратный контур ABCD в магнитном поле, площадь которого S изменяется контактным передвижением стороны BC со скоростью v (рис.4.2).
В результате передвижения стороны BC на её концах возникает разность потенциалов и в контуре пойдёт ток, что эквивалентно включению в него ЭДС.
,
где Дy
Скорость движения стороны контура BC за время Дt
Тогда
, (4.3)
где - разность площадей контура после и до перемещения стороны BC.
Равенство 4.3 с учётом последнего пояснения
(4.4)
где Ф1 и Ф2 - магнитные потоки через контур до и после перемещения BC.
Отношение определяет скорость изменения магнитного потока вектора индукции B и в общем виде имеет вид
(4.5)
Соотношение (4.5) называется законом Фарадея-Ленца.
Если учесть, что , то поток может изменяться в результате временной зависимости индукции B(t), площади S(t) и угла .
Российский ученый Ленц объяснил знак минус в формуле (4.5) и сформулировал правило, по которому определяется направление тока возникающего в контуре:
ЭДС в контуре имеет такое направление, что созданное индуцированным током магнитное поле препятствует изменению магнитного потока через контур.
Поясним правило Ленца на примере кругового контура l, находящегося в возрастающем магнитном поле с индукцией В(t) (рис 4.3).
Рис.4.3.
Согласно закону Фарадея - Ленца в контуре возникает ЭДС пропорциональная и электрический ток i, создающий индуцированное магнитное поле Bинд противоположное B(t). Индуцированное магнитное поле препятствует возрастанию магнитного потока через контур.
При уменьшении магнитного поля и , индуцированное магнитное поле совпадает с направлением B(t).
Также определяется направление индуцированного тока при изменении площади и угла . Во всех случаях индуцированное магнитное поле противодействует причине возникновения тока в контуре.
Образование ЭДС и индуцированного тока в контуре находящемся в переменном магнитном потоке называется явлением электромагнитной индукции.
4.3 Самоиндукция, взаимоиндукция, индуктивность.
Пусть по замкнутому контуру с площадью S1 протекает ток i(t)(рис 4.4).
Рис.4.4
Ток образует в контуре переменное магнитное поле с индукцией B(t)=мм0k1i(t) , где
k1-коэффициенты определяющие геометрию контура и окружающую его среду. Так как , то поток изменяется и образует в контуре ЭДС электромагнитной индукции.
где мм0k1Scosб - произведение постоянных величин называется индуктивностью и обозначается через L. Индуктивность контура зависит от формы и размеров контура (k1) магнитных свойств окружающей среды (м).
Из последнего равенства следует, что
. (4.6)
Индуктивность измеряется в генри (Гн),равна магнитному потоку в контуре, по которому течёт ток i=1A, 1Гн=.
Рассмотрим два контура, в одном из которых с площадью S1 идет ток i1(t), а другой с площадью S2 не имеет источника тока и расположен на некотором расстоянии от первого.
Рис.4.5
В первом контуре образуется переменное магнитное поле , которое распространяясь в пространстве достигает второй контур, создает в нем переменный магнитный поток
,
где произведение постоянных величин определяет размеры и геометрию контуров (S2k1k2), взаимную ориентацию () и называется коэффициентом взаимоиндукции L1,2. ЭДС возникающая во втором контуре
называется ЭДС взаимоиндукции.
Вопросы и задания для самостоятельного изучения
1.Как образуется напряженность электрического поля в проводнике движущемся в магнитном поле?
2.Назовите сторонние силы образующие ЭДС электромагнитной индукции.
3.Запишите закон Фарадея- Ленца и дайте его пояснение.
4.Сформулируйте правило Ленца.
5.В чем различие в явлениях самоиндукции и взаимоиндукции?
6.Дайте определение индуктивности контура.
Для самостоятельного изучения
4.4 Генератор переменного тока
Генератор переменного тока состоит из двигателя, прикрепленной к его валу рамки AKCD и токосъемных колец M, L, с которыми находятся в постоянном электрическом контакте токосъемные щетки P, Q, через которые электрический ток передается по проводам на нагрузку R (рис. 4.6)
Рис.4.6
Рамка находится в магнитном поле , и ее пронизывает магнитный поток , где б - угол между вектором и вектором нормали к плоскости рамки.
При вращении рамки угол б будет меняться по закону , где t - время, щ - угловая скорость вращения рамки. Следовательно, рамка генератора будет пронизываться переменным магнитным потоком .
Согласно закону Фарадея-Ленца, в рамке возникает ЭДС индукции е
(4.7)
где BSщ есть максимальное значение .
Итак, в рамке возникает переменная ЭДС индукции . (рис. 4.7)
Рис.4.7.
Разность потенциалов между кольцами M, L (рис 4.6) будет равна величине е. По закону Ома для замкнутой цепи через нагрузку R и через щеточные контакты P, Q пойдет ток
(4.8)
Где
, r - внутреннее сопротивление генератора.
Вращающаяся рамка состоит не из одного витка, а из множества витков, соединенных последовательно. Магнитное поле, необходимое для работы генератора, получают с помощью электромагнита, питаемого выпрямленным током от самого же генератора. Выпрямление тока осуществляется с помощью диодов - устройств, проводящих электрический ток только в одном направлении (рис.4.8 ).
Рис.4.8
Генератор переменного тока можно преобразовать в генератор постоянного тока, если изменить форму токосъемных колец.
Например, разделенное на половинки одно токосъемное кольцо M, дает пульсирующий ток, который выпрямляется диодными схемами (рис.4.9).
Рис.4.9.
4.5 Электродвигатель
Если в генераторе на рамку AKCD подать ток I через щетки P, Q от внешнего источника, то рамка начнет вращаться в результате действия на нее сил Ампера (рис. 4.10). Это и есть электродвигатель, так как вращательное движение рамки можно механическим образом передать любому устройству, например, колесам электровоза.
Рис.4.10.
В электродвигателях рамка состоит из множества соединенных последовательно витков, намотанных на каркас - ротор, а магнитное поле создается целым набором пар электромагнитов, включаемых по очереди. На рисунке (4.11) изображен момент, когда магнитное поле создает 1-я пара электромагнитов, затем будет очередь 2-й пары, затем 3-й, 4-й и т.д. В результате направление магнитного поля будет меняться, вращаясь по часовой стрелке, а рамка будет постоянно стремиться развернуться перпендикулярно вектору магнитного поля.
Рис.4.11.
Рамка вращается непрерывно, если токосъемное кольцо разрезано (рис. 4.12). Щетки P, Q подходят к разрезу кольца тогда, когда рамка перпендикулярна вектору . В результате перехода щеток P, Q через разрез изменяется направление тока в рамке, а значит, и направление сил Ампера, что и заставляет ее вращаться.
Реальные электродвигатели конструктивно намного сложнее описанных выше схем, но суть их работы та же самая - заставить вращаться проводник с током в магнитном поле. Важно отметить, что принципиально электродвигатель не отличается от электрогенератора. Различие их в том, что в электродвигателе мы получаем вращение рамки в магнитном поле, если через рамку пропускать электрический ток; в электрогенераторе, наоборот, получаем электрический ток, вращая рамку в магнитном поле. Это свойство используется, например, в электровозах: на подъемах и при ускорении движения двигатель электровоза потребляет энергию из электросети, на спусках и при торможении двигатель превращается в генератор, вырабатывающий электроэнергию, и возвращает ее обратно в электросеть
Рис.4.12.
4.6 Трансформатор.
Трансформаторы предназначены для преобразования одного переменного напряжения в другое. Например, с помощью трансформатора можно преобразовать 500 кВ из высоковольтной линии в 220 В (напряжение, используемое в промышленности и в быту).
Трансформатор представляет собой стальной сердечник кольцеобразной или прямоугольной формы, на который намотано не менее двух обмоток. На рис.4.13 показана схема трансформатора с двумя обмотками. На первую (первичную) обмотку трансформатора к зажимам 1, 2 приложено переменное (синусоидальное) напряжение . Со второй (вторичной) обмотки трансформатора с зажимов 3, 4 снимается переменное напряжение . Сердечник трансформатора играет роль концентратора магнитно поля: практически все силовые линии магнитного поля, и поток Ф первичной обмотки, концентрируются в стальном сердечнике, пронизывая каждый виток первичной, и вторичной обмоток.
Рис.4.13.
Наряду с приложенным переменным напряжением в первичной обмотке образуется ЭДС самоиндукции
, (4.9)
где n1 - число витков первичной обмотки.
Согласно закону Кирхгофа, сумма всех приложенных к первичной обмотке напряжений и ЭДС равно падению напряжения на сопротивлении этой обмотки:
,
где I1, R1 - ток и омическое сопротивление в первичной обмотке. С целью минимальной потери энергии трансформаторы изготавливают с малым сопротивлением обмоток. Поэтому будем считать, что I1R1?0. Тогда
. (4.10)
В витках вторичной обмотки также образуется ЭДС индукции:
(4.11)
где n2 - число витков вторичной обмотки.
Если к зажимам 3, 4 подключить какую-либо нагрузку R (причем , где R2 - сопротивление витков вторичной обмотки), то в цепи вторичной обмотки пойдет ток I2(t). Согласно закону Кирхгофа (как и для первичной обмотки), Так как R2<<R, то
(4.12)
Отметим, что знак «минус» в формуле (4.12) особого значения не имеет, так как реально направление индуцированного напряжения и тока во вторичной обмотке зависит от того, как намотана эта обмотка. Тогда
Отношение переменных напряженности
(4.13)
Итак, во сколько раз число витков первой обмотки больше или меньше числа витков второй, во столько же раз и напряжение в первой обмотке больше или меньше напряжения во второй.
Важно отметить, что этот вывод справедлив тогда, когда сопротивление нагрузки R намного больше сопротивления вторичной обмотки R2, а также при условии сравнительно малых токов в первичной обмотке, т.е. при I1R1<<U1.
Трансформатор - это устройство для бесконтактной перекачки энергии из первичной обмотки во вторичную. Обычно режим работы трансформатора выбирают таким, чтобы потери энергии в нем самом были невелики (чтобы сам он не нагревался). Это означает, что и
.
Итак, чем больше витков в обмотке, тем меньше ток в ней идет. Это означает, что в высоковольтных обмотках с большим числом витков идут малые токи, а в низковольтных, наоборот, - большие. Например, в сварочном трансформаторе с числом витков n1=1000, n2=100, подключенном к сетевому напряжению 220 В, во вторичной обмотке получают 22 В. При этом если ток в первичной обмотке I1=5А, то во вторичной обмотке идет сварочный ток I2=50A
Глава 5. Переменный ток
5.1 Цепи переменного тока
Цепь переменного тока включает источники тока (и.т), активное сопротивление R, катушку с индуктивностью L и конденсатор с электроемкостью С (рис 5.1) На активном сопротивлении при прохождении тока выделяется тепло . Будем считать источником переменного тока электрогенератор с синусоидальным напряжением
где - амплитуда, - фаза,
-начальная фаза, - циклическая частота. В цепи будет протекать переменный ток.
где - максимальное значение переменного тока.
Для переменного тока и напряжения вводятся понятия действующего значения и .
Действующим значением переменного тока называется такое значение постоянного тока, который в сопротивлении R выделяет такое же количество тепла, как и переменный.
Следовательно
Интеграл
,
Тогда
и . (5.1)
Аналогично
. (5.2)
Средняя мощность переменного тока в цепи, где нет катушки и конденсатора.
, (5.3)
.
5.2 Индуктивное сопротивление
Пусть в цепи переменного тока включена только катушка с индуктивностью L, активное сопротивление которой R=0. Переменный синусоидальный ток в катушке I(t)=Imsinщt образует переменное магнитное поле с индукцией B(t), которое создает ЭДС самоиндукции
.
В соответствии с законом Кирхгофа
где .
Так как , то определяет сопротивление катушки переменному току с частотой , и обозначается через .
Для цепи с индуктивностью L
Из соотношений следует, что отличаются по фазе на (рис 5.3).
Рис.5.3.
Индуктивное сопротивление переменного тока возникает в результате образования в цепи ЭДС самоиндукции, которая противодействует изменению тока с увеличением его части .
Тепло выделяемое в катушке
Средняя мощность
5.3 Емкостное сопротивление
Рассмотрим цепь с конденсатором электроемкостью С и напряжением источника токаU=(рис. 5.4). Напряжение на конденсаторе
(5.4)
где q(t)-заряд на обкладках конденсатора.
Определим ток в цепи. Для этого продифференцируем левую и правую часть равенства (5.4).
В цепи с конденсатором ток опережает напряжение по фазе на . Так же как и в цепи с индуктивным сопротивлением
Вопросы и задания для самостоятельного изучения
1.Что включают в цепь переменного тока?
2.Назовите источники переменного синусоидального тока.
3.Какими величинами характеризуется переменный ток.
4.Дайте определение действующему значению переменного тока.
5.Определите индуктивное сопротивление переменному току с частотой 50 Гц. катушки с индуктивностью 1 мГн.
6.Определите емкостное сопротивление переменному току с частотой 50 Гц конденсатора с электроемкостью 1нФ.
5.4 Полное сопротивление
В цепи переменного тока с активным (R) и реактивными () сопротивлениями в катушке ток запаздывает по фазе, а конденсаторе опережает на по сравнению с напряжением. В активном сопротивлении разность фаз между током и напряжением равна нулю. В связи с этим полное сопротивление Z определяется не алгебраической суммой активных и реактивных сопротивлений, а их векторной
Векторы и , модуль которых равен щL и откладывают на одной прямой, но в противоположных направлениях (рис. 5.5).
Рис.5.5.
Рис.5.6.
Вектор перпендикулярен векторам и , и поворот его к на угол - идет против часовой стрелки, а к по часовой стрелке.
Модуль суммы векторов , так как они находятся на одной прямой.
Вектор полного сопротивления определяется в результате суммы
,
а его модуль
. (5.5)
Угол между векторами и (рис 5.6.)
(5.6)
определяет разность фаз между током и напряжением.
Если вектор поворачивать к вектору против часовой стрелки, () то ток будет запаздывать по сравнению с напряжением. Ток будет опережать по фазе напряжение, если поворот к по кратчайшему пути возможен по часовой стрелке. Когда ток и напряжение изменяются синхронно.
В цепи с последовательным соединение активного и реактивных сопротивлений переменный ток
Действующие значения:
,
.
При параллельном соединении R, , векторные диаграммы строят с определением проводимостей
, (рис 5.7)
Полная проводимость
,
Если Y2-YC<0, то ц<0, а YL-YC<0 , ц>0.
Рис.5.7.
5.5 Мощность переменного тока
Под мощностью переменного тока обычно подразумевают среднюю мощность за некоторое время, например, за один период колебаний переменного тока.
В технике принято выделять три вида мощности: 1) активную мощность, 2) реактивную, 3) полную (кажущуюся).
Активная мощность
, (5.7)
Реактивная
, (5.8)
полная (кажущаяся) мощность
.
При прохождении тока через цепь в конденсаторе и катушке индуктивности постоянно проходит процесс создания, уничтожения и опять создания (но с противоположной полярностью) электрических и магнитных полей. Во время зарядки конденсатора (т.е. создания электрического поля между его обкладками) он накапливает в себе энергию, а во время разряда - отдает эту энергию в электроцепь. Аналогично происходит и в катушке индуктивности при возрастании и убывании в ней магнитного поля. На создание и поддержание электрического и магнитного полей уходит часть электроэнергии, потребляемой электроцепью от источника тока. При этом, как нам уже известно, в катушке индуктивности ток отстает по фазе от приложенного напряжения, а в конденсаторе, наоборот, опережает напряжение, т.е. электрическое и магнитное поля возникают и исчезают не одновременно, а по очереди.
При (или ), ц=0 в моменты времени, когда конденсатор разряжается (отдает накопленную ранее энергию), точно в таком же темпе катушка индуктивности забирает эту энергию. И наоборот, когда катушка индуктивности отдает энергию, конденсатор забирает ее. В итоге получается, что, накопив один раз энергию (при включении источника тока), реактивные сопротивления цепи в дальнейшем «перебрасывают» ее друг другу как мячик, не потребляя больше энергии от источника тока. Вся потребляемая далее энергия идет на совершение электрическим устройством той или иной работы (так называемой затраченной, но еще не полезной, так как последняя зависит от КПД устройства).
Активная мощность - это мощность, которая идет на совершение работы. Активная мощность максимальна, когда :
Очевидно, что в этом случае активная мощность равна полной мощности, развиваемой электроцепью, т.е. вся энергия, забираемая у источника тока, идет на совершение работы электроустройством.
Рассмотрим теперь ситуацию, когда (или ), и . В этом случае емкостные и индуктивные сопротивления цепи не могут синхронно «перебрасывать» друг другу одну и ту же порцию энергии, взятую «взаймы» у источника тока во время его включения (при выключении источника реактивные сопротивления цепи отдают эту энергию в электроцепь, что часто выражается в резком усилении тока, напряжения в цепи). Например, конденсатор отдает энергию в более низком темпе, чем ее принимает катушка индуктивности. Тогда в зависимости от способа соединения элементов цепи (параллельное, последовательное) катушка либо «отнимает» недостающую ей энергию у активных элементов цепи, либо дополнительно берет ее от источника тока. В итоге доля энергии, идущая на совершение работы электроустройством, снижается.
Часть энергии (при cosц<1), потребляемой от источника тока, идет на создание и поддержание электрического и магнитного полей в реактивных сопротивлениях цепи. Реактивная мощность как раз и позволяет рассчитать ту энергию, что бесполезно тратится на поддержание электрических и магнитных полей:
,
где ?t - время, в течение которого включено питание электроцепи.
Очевидно, что если бы выполнялось условие ц=0, то реактивная мощность была бы равна 0, а активная мощность была бы максимальной.
.
Теперь ясно, почему полная мощность имеет иное называние - кажущаяся, так как часть мощности, потребляемой от источника тока, теряется на создание ненужных электромагнитных полей.
5.6 Резонанс в цепи переменного тока
Прохождение переменного тока по цепям, содержащим емкостные и индуктивные сопротивления, связано с обменом энергией магнитного и электрического поля. Причем важен темп, т.е. частота, обмена этой энергией. В последовательной цепи, состоящей из элементов C, L, R, показано, что наиболее легко ток идет по цепи, если . Очевидно, это происходит тогда, когда частота переменного тока равна . При этом получаем , ; .
Часто называется собственной или резонансной частотой цепи (контура). Именно при этой частоте емкостные и индуктивные сопротивления оптимально обмениваются энергией.
Используя связь между и , получим
,
.
Зависимость называется резонансной кривой (рис. 5.8), а возрастание значения I до максимального при есть резонанс. При резонансе разность фаз между током и напряжением равна нулю.
Рис.5.8.
5.7 Переходные процессы в цепях с реактивным сопротивлением
В момент включения напряжения U(t) в цепи с катушкой индуктивностью L и активным сопротивлением R ток мгновенно не устанавливается, а возрастает до максимального значения за время . Объясняется это тем, что в катушке образуется ЭДС самоиндукции, которая согласно правилу Ленца противодействует нарастанию тока. Зависимость тока от времени следует из уравнения Кирхгофа (рис. 5.9)
.
Рис. 5.9
При выключении источника ток в цепи по этой же причине исчезает не сразу, а в течение времени ф
так как
, а
(5.9)
При включении и выключении цепи с конденсатором заряд на его обкладках изменяется по экспоненциальному закону (рис 5.10) Уравнения изменениря заряда на конденсаторе:
,
,
.
5.8 Электромагнитное поле
Опыт показывает, что при изменении магнитного поля возникает электрическое, и наоборот при изменении электрического поля возникает магнитное. Это подтверждают и уравнения Максвелла.
Первое уравнение
(5.10)
где S площадь замкнутой поверхности, окружающей суммарный электрический заряд Q, являющийся источником электрического поля напряженностью , , -относительная диэлектрическая проницаемость среды,- поток вектора напряженности стационарного электрического поля через замкнутую поверхность. В магнитном поле поток вектора индукции через замкнутую поверхность S
(5.11)
Из равенства нулю магнитного потока через замкнутую поверхность S (второе уравнение) следует, что силовые линии замкнутые, а магнитные заряды отсутствуют.
В замкнутом контуре l площадью S (рис), через который проходят силовые линии переменного магнитного поля образуется ЭДС электромагнитной индукции
Рис.5.10
.
ЭДС, в контуре возникает только тогда, когда по всей длине его имеется электрическое поле с напряженностью
.
Сравним два последних равенства, определим связь между напряженностью электрического поля и скоростью изменения магнитного потока через замкнутый контур (третье уравнение).
(5.12)
Из которой следует, что источником электрического поля в контуре l может быть не только электрический заряд, но и изменяющийся поток магнитного поля Ф. Электрическое поле в контуре называется вихревым, а его силовые линии замкнуты. Магнитное поле возникает вокруг проводников с током I. Интеграл (циркуляция) индукции магнитного поля по замкнутому контуру l.
Рис.5.12
где Iпр.- ток проводимости, обусловленный движением заряженных частиц.
Максвелл предположил, что между обкладками конденсатора при изменении потока напряженности электрического поля образуются токи смещения,
где с учётом токов смещения циркуляция магнитного поля
(5.13)
Последнее равенство называется уравнением Максвелла.
Для вакуума ( уравнения Максвелла имеют вид
. (5.14)
Уравнения для электрического и магнитного полей симметричны. В вакууме переменное электрическое поле создает магнитное и наоборот. Поля изолированно существовать не могут так как нет источников. Поэтому электрическое и магнитное поля есть составные части одного электромагнитного поля, силовые линии которого замкнуты. (рис. 5.13)
(Рис. 5.13)
Энергия электромагнитного поля складывается из энергий электрического и магнитных полейПлотность энергии электрического поля с напряженностью
.
Плотность энергии магнитного поля
(5.15)
А плотность энергии электромагнитного поля
(5.14)
Для непроводящей среды в любой ее точке ,
тогда
,
. (5.15)
Вопросы и задания для самостоятельного изучения
1.Напишите уравнение Максвелла и поясните их.
2.Чем отличаются уравнения Максвелла в среде и вакууме?
3.Выведите формулу для плотности энергии магнитного поля.
4.Чему равна плотность энергии электромагнитного поля?
5.Определите плотность энергии электромагнитного поля в вакууме м индукцией
и напряженностью E=100B/м.
Глава 6. Электромагнитные колебания и волны.
6.1 Колебательный контур.
Рис.6.1
Электромагнитные колебания возникают в контуре с катушкой с индуктивностью L и конденсатором электроемкостью C (рис.6.1) .
При отключении источника переменного тока в контуре возникают свободные колебания электрической и магнитной энергии. Этот случай подобен математическому маятнику, где потенциальная энергия переходит в кинетическую.
Если в колебательный контур включить активное сопротивление, то электромагнитные колебания будут затухать из-за потери энергии в виде тепла. Электромагнитные колебания будут вынужденными, если колебательный контур содержит источник переменной ЭДС е(t).
6.2 Уравнение электромагнитных колебаний
Согласно закону Кирхгофа для замкнутой цепи рис.6.1(сумма всех ЭДС в контуре равна сумме всех падений напряжений)
(6.1)
Учитывая, что , , , запишем равенство (6.1) в виде:
,
, (6.2)
Дифференциальное уравнение (6.2) определяет вынужденные электромагнитные колебания в контуре и подобно вынужденным механическим колебаниям
()
Решением дифференциального уравнения будет
(6.3)
где q0(щ)-амплитуда колебания заряда, щ-частота колебаний ЭДС источника тока, ц - сдвиг фаз между колебаниями ЭДС и заряда.
6.3 Свободные электромагнитные колебания
Если в колебательном контуре отсутствует источник переменного тока, то уравнение колебаний имеет вид
. (6.4)
Решением этого дифференциального уравнения
,
где амплитуда колебаний заряда, А - его начальное максимальное значение при t=0, - коэффициент затухания, - частота собственных колебаний контура при R=0, - частота затухающих колебаний контура, - начальная фаза.
Уравнение для тока
,
а решение его
, (6.5)
где , , - начальное значение тока при t=0.
С учетом значений начальных фаз, запишем
(6.6)
.
Зависимости заряда и тока от времени приведены на рис 6.2.
Рис. 6.2.
Ток I достигает экстремального значения в тот момент, когда заряд конденсатора q равен нулю (). При уменьшении тока в катушке возникает ток, который в интервале времени от t, до перезаряжает конденсатор.
Причина затухания колебаний заряда, тока в колебательном контуре - постепенное растрачивание энергии контура на нагревание резистора R. Первоначально вся энергия была сосредоточена в лектрическом поле конденсатора (t=0). При разряде конденсатора и прохождении тока I через катушку в ней возникает магнитное поле. В результате возникает «перекачка» энергии электрического поля конденсатора в энергию магнитного поля катушки L (от момента t=0 до момента t1). При этом часть энергии теряется на джоулево тепло в резисторе R. В интервале времени от t1 и t2 идет обратные процесс «перекачки» энергии магнитного поля катушки в энергию электрического поля конденсатора и т.д. При этом энергия постоянно теряется на нагрев резистора.
Рассмотрим два частных случая:
1.Активное сопротивление колебательного контура R=0, .
Тогда
(6.7)
где A-амплитуда колебания (рис. 6.3)
Рис 6.3
Колебания в соответствие с уравнением (6.4) называются собственными колебаниями контура LC, в котором постоянно происходит "перекачка" в равном количестве энергии электрического поля конденсатора в энергию магнитного поля катушки и наоборот.
2.Активное сопротивление при .
Тогда
,
колебания отсутствуют, а амплитуда заряда уменьшается с увеличением t по экспотенциальному закону.(рис 6.4)
Рис. 6.4
6.4 Вынужденные электромагнитные колебания, резонанс
Вынужденные электромагнитные колебания происходят при включении в колебательный контур переменной ЭДС (см. дифференциальное уравнение 6.2).
Из решения уравнения (6.3) следует, что амплитуда колебания ЭДС
,
При этом ток
I(t)=,
где амплитуда
(6.8)
Начальная фаза (6.9)
Амплитуда I0 зависит от частоты щ и принимает максимальное значение
при
Частота колебаний, щ при которой выполняется последнее равенство называется резонансной
. (6.10)
При частоте щ0 амплитуда тока в контуре максимальна и зависит от R
(рис. 6.5)
Рис 6.5
Вопросы и задания для самостоятельного изучения
1. Нарисуйте колебательный контур.
2. Перечислите виды электромагнитных колебаний.
3. Выведите уравнение вынужденных электромагнитных колебаний.
4. Какими параметрами определяются свободные затухающие колебания.
5. Определите резонансную частоту вынужденных колебаний в контуре с индуктивностью 1 мГн и С=1пФ.
Экзаменационные вопросы
Билет №1.
1. Электрический заряд. Закон сохранения электрического заряда.
- 2. Вынужденные электромагнитные колебания, резонанс.
- Билет №2.
- 1.Закон Кулона.
- 2.Электромагнитные колебания.
- Билет №3.
- 1.Напряжённость электрического поля.
- 2. Уравнение электромагнитных колебаний.
- Билет №4.
- 1.Электрическое поле точечного заряда.
- 2.Колебательный контур.
- Билет №5.
- 1.Принцип суперпозиций для электрического поля.
- 2.Электромагнитное поле.
- Билет№6.
- 1.Силовые линии электрического поля.
- 2.Переходные процессы в цепях с реактивным сопротивлением.
- Билет№7.
- 1.Поток вектора напряжённости электрического поля. Теорема Гаусса.
- 2.Резонанс в цепи переменного тока.
- Билет №8.
- 1.Работа и энергия электрического поля.
- 2.Мощность переменного тока.
- Билет №9.
- 1.Потенциал электрического поля.
- 2.Полное сопротивление.
- Билет №10.
- 1.Связь между напряжённостью и потенциалом электрического поля.
- 2.Емкостное сопротивление.
- Билет №11.
- 1.Проводники в электрическом поле.
- 2.Индуктивное сопротивление.
- Билет №12.
- 1.Диэлектрики в электрическом поле.
- 2.Цепи переменного тока.
- Билет №13.
- 1.Электрическая емкость уединённого проводника.
- 2.Трансформатор.
- Билет№14.
- 1.Конденсаторы электрической энергии.
- 2. Электродвигатель.
- Билет №15.
- 1.Энергия электрического поля заряженного проводника и конденсатора.
- 2.Генератор переменного тока.
- Билет №16.
- 1.Электрический ток.
- 2.Самоиндукция. Взаимоиндукция. Индуктивность.
- Билет №17.
- 1.Закон Ома. Сопротивление и электропроводность проводника.
- 2.Замкнутые контуры проводников в магнитном поле.
- Билет №18.
- 1.Работа и мощность постоянного тока. Электрические цепи постоянного тока.
- 2.Движение линейных проводников в магнитном поле.
- Билет №19.
- 1.Цепи постоянного тока.
- 2.Магнитные свойства веществ.
- Билет №20.
- 1.Магнитное поле.
- 2.Напряжённость магнитного поля.
- Билет №21.
- 1.Линии индукции магнитного поля.
- 2.Магнитное поле в веществе.
- Билет №22.
- 1.Закон Био -Савара-Лапласа.
- 2.Работа сил магнитного поля.
- Билет №23.
- 1.Магнитное поле прямолинейного проводника.
- 2.Магнитный поток.
- Билет №24.
- 1.Магнитное поле на оси кольца с током.
- 2.Движение заряженных частиц в магнитном поле.
- Билет №25.
- 1.Магнитное поле на оси соленоида конечной длинны.
- 2.Магнитное взаимодействие параллельных проводников с током.
- Билет №26.
- 1.Циркуляция вектора индукции магнитного поля. Закон полного тока.
- 2.Закон Ампера.
- Билет №27.
- 1.Магнитное поле длинного соленоида.
- 2.Сила Лоренца.
- Билет №28.
- 1.Магнитное поле стержня с током.
- 2.Закон Кулона. Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Электрические цепи постоянного тока. Электромагнетизм. Однофазные и трехфазные цепи переменного тока. Электрические машины постоянного и переменного тока. Методические рекомендации по выполнению контрольных работ "Расчет линейных цепей постоянного тока".
методичка [658,2 K], добавлен 06.03.2015Свойства силовых линий. Поток вектора напряженности электрического поля. Доказательство теоремы Гаусса. Приложение теоремы Гаусса к расчету напряженности электрических полей. Силовые линии на входе и на выходе из поверхности. Обобщенный закон Кулона.
реферат [61,6 K], добавлен 08.04.2011Свободные колебания в электрическом контуре без активного сопротивления. Свободные затухающие и вынужденные электрические колебания. Работа и мощность переменного тока. Закон Ома и вытекающие из него правила Кирхгофа. Емкость в цепи переменного тока.
презентация [852,1 K], добавлен 07.03.2016Электрический заряд. Взаимодействие заряженных тел. Закон Кулона. Закон сохранения заряда. Електрическое поле. Напряженность электрического поля. Электрическое поле точечного заряда. Принцип суперпозиции полей. Электромагнитная индукция. Магнитный поток.
учебное пособие [72,5 K], добавлен 06.02.2009Фундаментальные взаимодействия в природе. Взаимодействие электрических зарядов. Свойства электрического заряда. Закон сохранения электрического заряда. Формулировка закона Кулона. Векторная форма и физический смысл закона Кулона. Принцип суперпозиции.
презентация [1,1 M], добавлен 24.08.2015Закон сохранения электрического заряда. Взаимодействие электрических зарядов в вакууме, закон Кулона. Сложение электростатических полей, принцип суперпозиции. Электростатическое поле диполя, взаимодействие диполей. Напряженность электростатического поля.
презентация [3,2 M], добавлен 13.02.2016Напряженность электростатического поля, его потенциал. Постоянный электрический ток. Магнитное поле тока. Явление электромагнитной индукции. Вихревое электрическое поле. Гармонические колебания, электромагнитные волны. Элементы геометрической оптики.
презентация [12,0 M], добавлен 28.06.2015Явление резонанса в цепи переменного тока. Проверка закона Ома для цепи переменного тока. Незатухающие вынужденные электрические колебания. Колебательный контур. Полное сопротивление цепи.
лабораторная работа [46,9 K], добавлен 18.07.2007Причины электрического тока. Закон Ома для неоднородного участка цепи. Закон Ома в дифференциальной форме. Работа и мощность. Закон Джоуля–Ленца. Плотность тока, уравнение непрерывности. КПД источника тока. Распределение напряженности и потенциала.
презентация [991,4 K], добавлен 13.02.2016Условия, необходимые для существования электрического тока. Достоинства и недостатки параллельного соединения проводников. Единица силы тока. Работа электрического тока в замкнутой электрической цепи. Закон Ома для участка цепи. Химическое действие тока.
презентация [398,2 K], добавлен 07.02.2015
