Электричество и магнетизм от профессора Булыгина — Кафедра общей физики

ПечатьDOCPDF

КУРС ЛЕКЦИЙ 

ПО ЭЛЕКТРИЧЕСТВУ И МАГНЕТИЗМУ:

Лекция №1 «Закон Кулона, напряженность электрического поля» от 4 сентября 2018 г.

Содержание лекции: электрический заряд, закон Кулона, электрическое поле, напряженность электрического поля одиночного заряда и диполя, теорема Гаусса

Лекция №2 «Теорема Гаусса, поле проводника, электрический потенциал» от 5 сентября 2018 г.

Содержание лекции: теорема Гаусса в интегральной и дифференциальной формулировках, электрическое поле плоскости, поле плоского конденсатора, электрическое поле в объеме и на поверхности металлического проводника, клетка Фарадея, электрический потенциал

Лекция №3 «Законы электростатики. Потенциал. Метод зеркальных изображений» от 11 сентября 2018 г.

Содержание лекции: демонстрации электостатического ветра и его реактивной силы, эквипотенциальности на поверхности металлического тела. Теорема о циркуляции электростатического поля в интегральной и дифференциальной формах. Потенциал электростатического поля. Разность потенциалов. Уравнение Пуассона. Уравнение Лапласа. Граничные условия. Метод зеркальных изображений. Потенциал одиночного заряда. Потенциал диполя. Метод изображений для многократных отражений. Метод изображений для случая металлического шара.

Лекция №4 «Диэлектрики, вектор электрической индукции» от 12 сентября 2018 г.

Содержание лекции: Метод зеркальных изображений (заряд вне металлической сферы). Диэлектрики. Электрическое поле в диэлектриках. Вектора поляризации и электрической индукции. Диэлектрическая восприимчивость и диэлектрическая проницаемость. Свободные и связанные заряды. Теорема Гаусса для поля в присутствии диэлектриков в интегральной и дифференциальной формах. Граничные условия для векторов электрической напряженности и электрической индукции на границе раздела двух диэлектриков. Емкость плоского конденсатора

Лекция №5 «Энергия электрического поля» от 18 сентября 2018 г.

Содержание лекции: Емкость плоского конденсатора с диэлектриком и без него. Сила, действующая на диполь, находящийся в электрическом поле. Опыт: втягивание диэлектрика в область сильного электрического поля.

Превращение электрической энергии в механическую, опыт: взрыв проволочки. Энергия взаимодействия зарядов, энергия взаимодействия заряда и электростатического поля. Плотность силы, действующей на заряд, распределенный по поверхности проводника. Энергия диполя в электростатическом поле. Энергия электростатического поля (начало).

Лекция №6 «Законы электрического тока, магнитостатика» от 19 сентября 2018 г.

Содержание лекции: Плотность энергии электростатического поля в диэлектрике и вакууме. Энергетический метод нахождения электрических сил. Электрический ток, законы Ома и Джоуля-Ленца в интегральной и диффенциальной формах. Электродвижущая сила. Магнитостатика. Опыты Эрстеда и Ампера. Задача: растекание тока в объемной среде, нахождение сопротивления среды.

Лекция №7 «Магнитное поле» от 25 сентября 2018 г.

Содержание лекции: Магнитное поле вокруг проводника с током — демонстрации. Принцип суперпозиции для магнитного поля. Закон Био-Савара-Лапласа. Магнитное поле вокруг провода с током. Магнитное поле кольца (витка) с током. Электромагнитная постоянная и связь СГСЭ и СГСМ. Как измерить скорость света с помощью амперметра. Сила Ампера. Отклонение движущихся зарядов в магнитном поле. Демонстрация силы Лоренца. Расчет силы Лоренца. Магнитный момент. Сила, действующая на кольцевой ток в однородном магнитном поле.

Лекция №8 «Законы магнитного поля» от 26 сентября 2018 г.

Содержание лекции: Механический момент сил, действующих на виток с током в однородном поле. Магнитный момент соленоида. Действие силы на виток произвольной формы. Магнитный момент в неоднородном поле. Существуют ли «магнитные заряды». Теорема Гаусса для магнитного поля в интегральной и дифференциальной формах. Теорема о циркуляции магнитного поля в интегральной и дифференциальной формах. Сила действующая на магнитный момент в слабо-неоднородном поле.

Лекция №9 «Магнитное поле в веществе» от 2 октября 2018 г.

Содержание лекции: Поле соленоида. Поле тороидального соленоида. Магнитное поле в веществе. Демонстрация поляризации элементарных магнитных моментов в присутствии поля. Вектор намагничевания. Теорема о циркуляции магнитного поля в веществе в интегральной и дифференциальной форме. Магнитная восприимчивость и проницаемость. Парамагнетики, диамагнетики, ферромагнетики. Эффект Баркзаузена.

Лекция №10 «Магнитное поле в веществе (часть 2). Индукция» от 3 октября 2018 г.

Содержание лекции: Сила, действующая на магнетик в магнитном поле. Зависимость напряженности магнитного поля от индукции в диамагнениках, парамагнетиках, ферромагнетиках. Петля гистерезиса. Исчезновение ферромагнитных свойств при нагревании. Температура Кюри. Магнитное поле в сверхпроводнике. Эффект Мейсснера. Граничные условия на границе раздела магнетиков. Зависимость индукции поля в веществе от формы магнетика. Демонстрация различного влияния поля от формы магнетика. Демонстрация явлений электромагнитной индукции. Индукционный ток. Понятие потока магнитного поля. Электромагнитная ЭДС. Правило Ленца.

Лекция №11 «Электромагнитная индукция» от 9 октября 2018 г.

Содержание лекции: Сверхпроводники и их магнитные свойства. Расчет индукционных токов с помощью закона Био—Савара—Лапласа. Самоиндукция и взаимная индукция. Вихревые токи, или токи Фуко — вихревые индукционные токи, возникающие в проводниках при изменении пронизывающего их магнитного поля. Экстратоки размыкания. Наличие в электрической цепи индуктивности приводит к замедлению любого изменения тока в этой цепи. Подъёмная сила электромагнита.

Лекция №12 «Движение заряда в магнитном поле» от 10 октября 2018 г.

Содержание лекции: Сила, действующая на U-образный электромагнит. Демонстрация: пояс Роговского. Относительность магнитного и электрического полей. Движение заряда в электромагнитном поле. Движение электрона в постоянном магнитном поле. Лармаровская (циклотронная) частота.

Радиус окружности, описываемой частицей при движении постоянном магнитном поле.

Лекция №13 «Движение заряда в магнитном поле. Колебательный контур (часть 1)» от 16 октября 2018 г.

Содержание лекции: Движение заряженной частицы в магнитном поле. Вращательные траектории. Теория циклотрона. Движение в скрещенном электрическом и магнитном полях. Эффект Холла. Колебательный контур. Уравнения электродинамики в единицах СИ. Уравнения процессов в колебательном контуре. Механическая аналогия с гармоническим осциллятором. Решение уравнения гармонического осциллятора. Апериодические решения. Условие возникновения колебаний в контуре.

Лекция №14 «Колебательный контур (часть 2)» от 17 октября 2018 г.

Содержание лекции: Периодические решения уравнения гармонического осциллятора. Формула Эйлера. Энергия в колебательном контуре. Добротность колебательного контура. Демонстрация колебаний в контуре. Фазовая картина колебаний. Вынужденные колебания. Возбуждающая ЭДС. Уравнение осциллятора с возбуждающей ЭДС. Получение решения уравнения осциллятора методом комплексных амплитуд. Демонстрация процесса установления вынужденных колебаний, биений в контуре. Демонстрация резонанса в колебательном контуре и изменение формы резонансной кривой в зависимости от изменения параметров контура.

Лекция №15 «Вынужденные колебания в контуре (часть 1)» от 23 октября 2018 г.

Содержание лекции: Решение уравнения осциллятора с возбуждающим напряжением. Нахождение частоты резонанса. Амплитуда колебаний при резонансе. Различные определения и физический смысл добротности. Постоянная времени. Соотношение неопределенности при колебательных процессах. Закон Ома для цепей с переменным током. Схема с последовательным подключением индуктивности и сопротивления. Импеданс. Адмиттанс. Схема с последовательным подключением индуктивности, емкости и сопротивления. Резонанс напряжений. Схема с параллельным подключением индуктивности и емкости. Резонанс токов.

Лекция №16 «Вынужденные колебания в контуре (часть 2)» от 24 октября 2018 г.

Содержание лекции: Схема с параллельным подключением индуктивности и емкости. Резонанс токов. Сила тока в цепи при резонансе токов. Демонстрация: молоток Маклакова. Автоколебания. Автоколебательный контур. Уравнение осциллятора с наведенными автоколебаниями. Крутизна управляющего напряжения. Уравнение гармонического колебания с затуханием. Параметрические колебания. Теорема Матье. Параметрический резонанс. Фазовая диаграмма L-q колебаний при параметрическом колебании. Применение векторной диаграммы в методе комплексных амплитуд.

Лекция №17 «Фурье-разложение, модуляция» от 30 октября 2018 г.

Содержание лекции: Векторные диаграммы. Тождественность методов комплексных амплитуд и векторных диаграмм. Мощность источника ЭДС возбуждающего колебания. Теорема Фурье. Спектр функции и ее разложение по гармоникам. Разложение непериодических функций. Интеграл Фурье. Прямое и обратное преобразование Фурье. Модулированное гармоническое колебание. Амплитудная и фазовая модуляция. Спектр колебания с амплитудной модуляцией. Опыт Мандельштама. Синтезирование колебаний произвольной формы.

Лекция №18 «Модуляция (часть 2). Уравнения Максвелла» от 31 октября 2018 г.

Содержание лекции: Векторная диаграмма амплитудной модуляции. Фазовая модуляция. Разложение функции при фазовой модуляции. Векторная диаграмма фазовой модуляции. Квадратичное детектирование. Еще один принцип неопределенности. Уравнения Максвелла. Теоремы Гаусса для электрического и магнитного полей. Закон электромагнитной индукции. Закон сохранения заряда. Теорема о циркуляции магнитного поля.

Лекция №20 «Энергия электромагнитных волн» от 7 ноября 2018 г.

Содержание лекции: Поперечность электромагнитной волны. Работа поля. Закон сохранения энергии, в применении к электромагнитной волне. Вектор Пойнтинга. Вектор Пойнтнинга в проводнике с током. Теорема Пойнтинга. Плоская гармоническая волна. Уравнение Пуассона.

Лекция №21 «Энергия поля в проводнике. Давление света» от 13 ноября 2018 г.

Содержание лекции: Уравнение Гельмгольца. Вектор распространения волны. Связь векторов напряженности магнитного и электрического полей в волне. Вектор Поинтнинга для тока в проводнике. Поле вокруг проводника. Вывод формулы Джоуля-Ленца. Давление электромагнитной волны. Демонстрация опыта Лебедева. Длинная линия с распределенными параметрами. Телеграфные уравнения.

Лекция №22 «Передача энергии по линии» от 14 ноября 2018 г.

Содержание лекции: Длинная линия находящаяся под гармоническим воздействием: телеграфные уравнения. Скорость распространения волны напряжения и волны тока в линии. Комплексные амплитуду силы тока и напряжения. Волновое число. Волновое сопротивление линии. Граничные условия для задачи распространения волны по длинной линии. Случай согласованной нагрузки. Случай закороченной линии. Значения амплитуд напряжения и силы тока. Демонстрация волн, распространяющихся в длинной линии. Волна, нормально падающая на идеальный проводник. Что же такое давление света? Величина давления излучения.

Лекция №23 «Волновод» от 20 ноября 2018 г.

Содержание лекции: Энергия и импульс поля. Вектор плотности импульса электромагнитной волны. Волноводы. Прямоугольный волновод. Формула волны в волноводе. Критическая частота прохождения волны через волновод. Демонстрация волн в открытом и закрытом волноводе. Объемный резонатор. Дискретный набор частот, возможный в резонаторе. Взаимодействие вещества с высокой проводимостью с падающей на него волной.

Лекция №24 «Плазма» от 21 ноября 2018 г.

Содержание лекции: Волна, падающая на поверхность с высокой конечной проводимостью. Глубина проникновения. Скин-эффект. Плазма. Демонстрация плазмы. Плазма как гармонический осциллятор. Плазменная частота. Взаимодействие плазмы и поля. Поляризация плазмы по действием поля. Диэлектрическая проницаемость плазмы. Полное внутренне отражение в плазме. Дебаевский радиус.

Лекция №25 «Дипольное излучение. Отражение и преломление волны на границе двух сред» от 27 ноября 2018 г.

Содержание лекции: Дипольное излучение. Зависимость мощности излучения от частоты. Отражение и преломление волны на границе двух сред. Вывод равенства углов падения и отражения. Принцип Ферма. Закон Снелиуса. Полное внутреннее отражение. Нарушенное полное внутреннее отражение.

Лекция №26 «Электромагнитные волны на границе раздела двух сред» от 28 ноября 2018 г.

Содержание лекции: Полное внутренне отражение на границе плазмы и среды. Условие полного отражения от границы плазмы и среды. Распространение радиоволн в атмосфере в случае длинных и коротких волн. Падение и преломление поляризованной волны на границе раздела. Волна не в плоскости падения. Формула Френеля. Волна в плоскости падения. Формула Френеля в этом случае. Поляризация волны при отражении. Угол Брюстера. Демонстрация отражения/преломления поляризованной волны в зависимости от угла падения.

Лекция №27 «Флуктуации напряжения на сопротивлении» от 28 ноября 2018 г.

Содержание лекции: Демонстрация осциллограммы флуктуаций напряжения (шума). Дробовой шум. Спектр случайной величины. Среднее значение случайной величины. Дисперсия. Распределение Пуассона как модель для описания флуктуаций напряжения. Абсолютное значение флуктуации. Относительное значение флуктуации. Демонстрация фильтрования шума. Шум Джонсона-Найквиста. Частота изменения характеристик электрона в решетке, ширина спектра. «Белый шум». Спектральная плотность мощности тепловых флуктуаций на резисторе. Формула Найквиста. Спектральная плотность мощности напряжения на комплексном сопротивлении в полосе частот.

PhysBook:Электронный учебник физики — PhysBook

Содержание

• 1 Учебники
• 2 Механика
  • 2.1 Кинематика
  • 2.2 Динамика
  • 2.3 Законы сохранения
  • 2.4 Статика
  • 2.5 Механические колебания и волны
• 3 Термодинамика и МКТ
  • 3. 1 МКТ
  • 3.2 Термодинамика
• 4 Электродинамика
  • 4.1 Электростатика
  • 4.2 Электрический ток
  • 4.3 Магнетизм
  • 4.4 Электромагнитные колебания и волны
• 5 Оптика. СТО
  • 5.1 Геометрическая оптика
  • 5. 2 Волновая оптика
  • 5.3 Фотометрия
  • 5.4 Квантовая оптика
  • 5.5 Излучение и спектры
  • 5.6 СТО
• 6 Атомная и ядерная
  • 6.1 Атомная физика. Квантовая теория
  • 6.2 Ядерная физика
• 7 Общие темы
• 8 Новые страницы

Здесь размещена информация по школьной физике:

1. материалы из учебников, лекций, рефератов, журналов;
2. разработки уроков, тем;
3. flash-анимации, фотографии, рисунки различных физических процессов;
4. ссылки на другие сайты

и многое другое.

Каждый зарегистрированный пользователь сайта имеет возможность выкладывать свои материалы (см. справку), обсуждать уже созданные.

Учебники

Формулы по физике – 7 класс – 8 класс – 9 класс – 10 класс – 11 класс –

Механика

Кинематика

Основные понятия кинематики – Прямолинейное движение – Криволинейное движение – Движение в пространстве

Динамика

Законы Ньютона – Силы в механике – Движение под действием нескольких сил

Законы сохранения

Закон сохранения импульса – Закон сохранения энергии

Статика

Статика твердых тел – Динамика твердых тел – Гидростатика – Гидродинамика

Механические колебания и волны

Механические колебания – Механические волны

---

Термодинамика и МКТ

МКТ

Основы МКТ – Газовые законы – МКТ идеального газа

Термодинамика

Первый закон термодинамики – Второй закон термодинамики – Жидкость-газ – Поверхностное натяжение – Твердые тела – Тепловое расширение

---

Электродинамика

Электростатика

Электрическое поле и его параметры – Электроемкость

Электрический ток

Постоянный электрический ток – Электрический ток в металлах – Электрический ток в жидкостях – Электрический ток в газах – Электрический ток в вакууме – Электрический ток в полупроводниках

Магнетизм

Магнитное поле – Электромагнитная индукция

Электромагнитные колебания и волны

Электромагнитные колебания – Производство и передача электроэнергии – Электромагнитные волны

---

Оптика.

СТО

Геометрическая оптика

Прямолинейное распространение света. Отражение света – Преломление света – Линзы

Волновая оптика

Свет как электромагнитная волна – Интерференция света – Дифракция света

Фотометрия

Фотометрия

Квантовая оптика

Квантовая оптика

Излучение и спектры

Излучение и спектры

СТО

СТО

---

Атомная и ядерная

Атомная физика. Квантовая теория

Строение атома – Квантовая теория – Излучение атома

Ядерная физика

Атомное ядро – Радиоактивность – Ядерные реакции – Элементарные частицы

---

Общие темы

Измерения – Методы решения – Развитие науки- Статья- Как писать введение в реферате- Подготовка к ЕГЭ — Репетитор по физике

Новые страницы

Запрос не дал результатов.

Магнитное поле — Энергетическое образование

Энергетическое образование

Меню навигации

ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ

ИНДЕКС

Поиск

Рисунок 1: Линии магнитного поля стержневого магнита, визуализированные с помощью железных опилок. ^[1]

Магнитные поля создаются изменением электрических полей, обычно посредством движения зарядов, таких как электроны, часто в форме макроскопического электрического тока (например, тока в проводе) или микроскопического тока (например, на атомной орбите). ^[2] В одном из самых красивых примеров симметрии в физике изменение магнитных полей создает электрические поля. Эти электрические поля, возникающие в результате изменения магнитных полей, — это то, как электрические генераторы могут создавать электрический ток.

Магнитное поле является векторным полем, то есть оно имеет определенную величину и направление в любой точке. Единицей магнитного поля в системе СИ является Тесла (Тл) в честь физика Николы Теслы с единицами Н/А·м. Тесла — огромная единица с довольно большим магнитным полем в 1 Тл. Меньшая единица — Гаусс (названный в честь великого физика и математика Карла Фридриха Эммануэля Гаусса) — это одна десятитысячная часть Тесла. Магнитное поле Земли составляет примерно 1 Гаусс (но оно варьируется в зависимости от того, где проводятся измерения), поэтому 1 Тл — это магнитное поле в десять тысяч раз сильнее, чем у Земли!

Магниты представляют собой материалы, намагниченность которых обусловлена ​​микроскопическими свойствами атомов, а создаваемое ими магнитное поле характеризуется их северным и южным полюсами. Направление этих магнитных полей всегда указывает от северного полюса к южному полюсу. Это соглашение можно использовать для определения силы, которую магнит приложит к заряду, и того, как один магнит будет взаимодействовать с другими магнитами.

Магнитные поля отличаются от электрических и гравитационных полей тем, что сила, которую они прикладывают к объекту, не параллельна полю. Магнитное поле на самом деле действует перпендикулярно движущемуся заряду в его присутствии. Чтобы узнать больше о том, как эта сила применяется к движущемуся заряду, посетите гиперфизику.

Магнитное поле Земли

Земля имеет собственное магнитное поле, которое изначально считалось следствием состава железа в ядре, но теперь предполагается, что оно создается циркулирующими электрическими токами в жидком ядре. ^[5] Магнитное поле Земли защищает жизнь от вредных солнечных ветров Солнца, заряженные частицы которых в противном случае сорвали бы озоновый слой, защищающий Землю от вредного ультрафиолетового излучения (показан на рис. 4). ^[6] Взаимодействие магнитного поля Земли и солнечного ветра вызывает известные явления полярных сияний, показанные на рисунке 5.

Соглашение об именах полюсов Земли

Хотя логично предположить, что Северный и Южный полюса Земли представляют собой Северный и Южный полюсы очень большого стержневого магнита, это не так. Северный полюс — это направление, на которое указывает северный конец компаса. То, что люди на Земле обычно называют Северным полюсом в географическом смысле, на самом деле является магнитным южным полюсом, и наоборот. Это означает, что если стрелка компаса указывает на географический северный полюс Земли, стрелка компаса совмещена с южным магнитным полюсом. ^{[9] [10]}

Для дальнейшего чтения

Для получения дополнительной информации см. соответствующие страницы ниже:

• Магнит
• Магнитный поток
• Электрическое поле
• Электрогенератор
• Или исследуйте случайную страницу!

Ссылки

2. ↑ Гиперфизика, Магнитное поле [Онлайн], Доступно: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/ Magnetic/magfie.html
3. ↑ Wikimedia Commons [в сети], доступно: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/fb/Magnetic_field_of_bar_magnets_attracting.png
4. ↑ http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/14/Magnetic_field_of_bar_magnets_repelling.png
5. ↑ Гиперфизика, Магнитное поле Земли [Онлайн], Доступно: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/ Magnetic/magearth.html
6. ↑ природа, Солнечный ветер разрушает озоновый слой [Онлайн], Доступно: http://www.nature.com/news/2005/050228/full/news050228-12.html
7. ↑ NASA Sun Earth на Flickr [онлайн], доступно: https://www.flickr. com/photos/gsfc/4445502419/
8. ↑ Wikimedia Commons [в сети], доступно: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:The_Aurora_Borealis_or_Northern_Lights_shine_above_Bear_Lake_in_Alaska_050910-F-MS415-009.jpg
9. ↑ Гиперфизика, Магниты и электромагниты [Онлайн], Доступно: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/ Magnetic/elemag.html
10. ↑ R. Serway и C. Vuille, «Магниты» в Essentials of College Physics [онлайн], доступно: http://books.google.ca/books?id=8n4NCyRgUMEC&pg=PA493&redir_esc=y#v=onepage&q&f= ЛОЖЬ

Магнитные поля: линии, направление и Лоренц

Магнитное поле — это часть пространства, в каждой точке которой действует сила. Эта сила исходит из источника, который может иметь различную природу. В случае магнитных полей они бывают электрическими или магнитными.

Линии магнитного поля

Когда вы поместите магнит под тонкую поверхность и бросите сверху металлические осколки, появится форма, подобная изображенной на рисунке 1. Причина этого в том, что, подобно стрелке компаса, каждый осколок выравнивается по линиям магнитного поля, создаваемого магнитом. Эти линии представляют векторы силы поля. Чем плотнее они в области пространства, тем сильнее поле в этой области.

Линии, создаваемые магнитом, воздействующим на частицы железа

Обратите внимание, что каждая линия представляет собой замкнутый контур, идущий от одного полюса к другому, и именно это свойство делает поле соленоидальным. Оно отличается от электрического поля отсутствием магнитного монополя и строго связано с ним тем, что магнитное и электрическое поля порождают друг друга посредством движения зарядов. Чтобы понять связь между этими двумя полями, мы должны рассмотреть силу Лоренца.

Направление магнитного поля: сила Лоренца

Рассмотрим электрическое поле, магнитное поле и электрически заряженную частицу, проходящую через них. На эту частицу будет действовать сила, зависящая от обоих полей и перпендикулярная магнитному полю. Эти три физические величины вместе всегда образуют упорядоченную тройку, подобную декартовой оси. Чтобы визуализировать эту связь, вы можете использовать правило левой руки Флеминга. Если двигаться против часовой стрелки, у вас есть два вектора и их векторное произведение соответственно.

Правило левой руки Флеминга говорит нам направление векторного произведения относительно направления векторов. Сила Лоренца F имеет направление векторного произведения между скоростью v и магнитным полем B.

Правило левой руки Флеминга, Камачо — StudySmarter Originals

Выражение для силы Лоренца: заряд, E — электрическое поле, v — скорость частицы, B — магнитное поле.

Применив это к силе Лоренца, она имеет направление большого пальца, когда скорость направлена ​​вдоль среднего пальца, а магнитное поле параллельно указательному пальцу. Существует также полезное правило, называемое правилом правой руки, чтобы увидеть магнитное поле провода под напряжением, указав большим пальцем в направлении тока, в то время как другие пальцы, хватающие провод, представляют магнитное поле.

Магнитные поля: в чем разница между H и B?

При рассмотрении вакуума как области, где присутствует поле, примерно то же самое, что рассматривать напряженность магнитного поля или плотность потока магнитного поля, поскольку эти величины пропорциональны. Но внутри материала мы можем наблюдать разницу между ними. Поток — это часть поля, проходящая через поверхность каждую секунду.

Плотность магнитного потока

Термин магнитное поле используется для описания двух разных (но тесно связанных) величин. H — напряженность магнитного поля, а B — плотность магнитного потока. Эти величины в вакууме пропорциональны из-за проницаемости вакуума .

Вместо этого внутри материала намагниченность M вычитается из члена, вычисляющего поле B . Его еще называют плотность магнитного потока :

Намагничивание учитывает влияние магнитной поляризации в материале, концепция, двойственная по отношению к электрической поляризации и придающая симметрию формулам, описывающим электромагнитное поле.

Что такое электромагнитная индукция?

Электрические и магнитные поля генерируют друг друга, но как это происходит? Объяснением является электромагнитная индукция, явление, вызывающее генерацию тока в проводнике благодаря магнитному полю.

Создание электродвижущей силы с помощью магнитного поля (закон Фарадея)

Закон Ленца гласит, что (индуцируемое) магнитное поле, создаваемое индукционным током в материале внешним магнитным полем, противодействует этому последнему. Это имеет смысл, поскольку в противном случае магнитное поле внутри материала будет увеличиваться экспоненциально.

Фарадей изучал влияние магнитного поля на электрическую цепь и обнаружил, что перемещение магнита с цепью, погруженной в его поле, или перемещение магнита в петлю, образованную цепью, вызывает протекание тока в самой цепи. . Причем этот ток пропорционален скорости движения, которая представлена ​​производной по времени d / dt потока магнитного поля ΦB:

ЭДС здесь электродвижущая сила, измеренная в вольтах.

Магнитные поля: переменный ток

Изобретение, работающее по принципу индукции и использующее магнитное поле для генерации тока, представляет собой асинхронный двигатель, производящий переменный ток. Он состоит из магнитно заряженного якоря, называемого статором, который содержит подвижную часть, называемую ротором. Ротор подключен к цепи проводами, которые воспринимают магнитное поле, которое всегда направлено в одном направлении, но создает ток, который меняется по мере движения ротора.

Создается переменный ток, который имеет синусоидальную форму и выражается в виде:

Движение медной катушки (в медном цвете) внутри магнита (слева) создает переменный во времени ток ( Правильно).

Следует отметить, что инвертируя функции статора и ротора в магнитном поле, генерирующем ток, вы получаете цепь, генерирующую механическое движение.

Магнитные поля: индуктивность и потокосцепление

Петли взаимодействуют с магнитным полем. Таким образом, элементом, который наследует это качество в электрической цепи, является индуктор. Чтобы понять, как это работает, давайте сделаем некоторые определения. Потокосцепление , которое в основном используется в инженерных приложениях, определяется как общий поток, проходящий через катушку. Это получается путем умножения магнитного потока на число контуров N:

Индуктивность, обозначенная буквой L, определяется как магнитная связь объекта, деленная на ток, вызывающий этот поток:

Когда ток, вызывающий потокосцепление, также является током, соединяющим катушку (нет токов, внешних по отношению к катушке), это уравнение упрощается, так как больше нет необходимости в нижних индексах. Затем он получает название самоиндукции .

Представьте, что у вас есть катушка с 500 витками, через которую проходит ток 10А, создающий магнитное поле 10мВб. Какая ЭДС будет сгенерирована через 10 мс?

Используя обе формулы: L = 500 ⋅ 0,01Wb / 10A = 0,5H

Таким образом, ЭДС = 0,5 Гн ⋅ 10 А / 0,01 с = 500 В

Магнитные поля (только для A2) — ключевые выводы

• Магнитное поле строго связано с электрическим полем.