Общая Физика лекции по физике за II семестр СПбГЭТУ ЛЭТИ (стр. 10 из 13)
® ®M r PM
е
I = en = e (w/2p) = e [u/(2pr)] – величина силы тока, создаваемого электронами.
L = Jw = mr2*u/r = mur – механический момент. (m - ?)
Замена L ® M:
PM = IS = I*pr2 = (eur)/2 – магнитный момент.
PM/M = -l/(2m) – гиромагнитное отклонение.
åM ¹ 0 – суммарный механический момент электронов.
-åMi ¹ 0 – суммарный механический момент атомов.
Магнетик в магнитном поле приобретает отличные от нуля суммарные механические моменты атомов и электронов, в вследствие чего он начинает вращаться, что приводит к намагничиванию магнетика.  | |||
 | |||
 | |||
Собственный механический момент:
~
MS = h/2 – этому кратен собственный механический момент для электрона.
~
h = h/2p = 1,05*10– 34 (Дж*с)
Собственный механический момент (спин) равен половине постоянной Планка (h), которая играет роль элементарного магнитного импульса.
Собственный магнитный момент:
PMS/MS = - l/m;
~
PMS = - (l h)/(2m);
~
mБ = (l h)/2m – магнетон Бора.
Каждый атом, его магнитный момент складывается из орбитальных и силовых моментов электронов.
Было исследовано поведение атомов в магнитном поле:
F = PM (¶B/¶x) cos(a), a - угол между направлением магнитного момента и индукцией. Магнитные моменты атомов имеют произвольные углы ориентации.
48. Пара- и ферромагнетики:
У парамагнетиков магнитная восприимчивость немногим > 0.
m у парамагнетиков мало отличается от 1.
У ферромагнетиков (железо, никель, кобальт и др.) магнитная восприимчивость » 1010 раз больше, чем у парамагнетиков.
У ферромагнетиков:
J  | |
 |
H
B 
HC  |
BОБ
H
m
 |
H
49. Электромагнитная индукция, ЭДС индукции, токи Фуко:
В электропроводящем контуре при изменении проходящего через него потока возникает ток, независящий от способа изменения потока, и называемый индукционным. В контуре так же возникает ЭДС.
IИНД = dФ/dt (скорость изменения потока).
Если контур заполнен магнетиком с проницаемостью m, то это приводит к увеличению потока в m раз.
Правило Ленца:
Индукционный ток I имеет такое направление, чтобы препятствовать причине, его вызывающей.
ЭДС индукции:
®
I
®
(X) n ®e + R u
¾ ®(X) B
®
I
DФ
Ie dt = dA – работа сторонних сил внутри источника.
Если R неподвижен, то dQ =I2R dt – тепло, выделяющееся в R, dA = dQ.
Если R перемещается, то
dA = dQ + I dФ
eI dt = I2R dt + I dФ
I = (e - dФ/dt)/R.
Поток магнитной индукции Ф измеряется в веберах (Вб).
ei = - dФ/dt.
Если витков несколько:
Ф ® y = N*Ф1
ei = -dy/dt = -N(dФ1/dt), где y - потокосмещение.
При перемещении проводника с током:
®(X) B
(e) 
FИ ® 
U ®u
®
FЛ
® ® ® ®®
dA = FЛ U dt + FИ u dt
dA = FЛ U dt - FИ u dt = e u B U dt - - e U B u dt = 0.
Токи Фуко:
Возникают в проводах, по которым текут переменные токи. Направлены они так, что ослабляют токи внутри провода и усиливают их внутри поверхности. В результате быстропеременный ток оказывается распределенным по сечению проводника неравномерно, он как бы вытесняется на поверхность проводника. Это явление называется скин – эффектом. Из-за него внутренняя часть в высокочастотных проводниках оказывается бесполезной, и обычно такие проводники представляют из себя трубки
Токи Фуко приводят к тепловым потерям. Используются в индукционных печах.
 |
50. Явление самоиндукции:
Если по проводнику течет ток, то его контур пронизывает магнитный поток.
Ф ® y (y - потокосмещение);
y ~ B ~ I ® y = L*I
L – коэффициент пропорциональности (индуктивность). Определяется геометрическими размерами контура, у ферромагнетиков еще и материалом среды.
Если контур жесткий и не может быть деформирован, то L – const.
Индуктивность солинойда:
B = m0mnI (n – число витвов на единицу длины);
Ф = BS, y = ФN = m0mnISnl = = m0mn2IV;
L = m0mn2V, где V – объем соленоида.
Возникает самоиндукция:
eS = -dy/dt = -(L*dI/dt + I*dL/dt) – ЭДС самоиндукции;
L – const, то eS = -L*dI/dt.
51. Энергия магнитного поля:
L  |
R
 |
 |
В центре всегда есть индуктивность, скорость установления тока всегда конечна.
dA = eSI dt = /- любая совершаемая работа/ = -dy/dt Idt = -dyI, где dy - величина изменения потока за время dt.
dy = L dI
dA = -LI dI;
A переходит в ленц - джоулевое тепло, выделяемое в проводах схемы.
0
A = òdA = -L ò I dI = LI2/2.
I0
L = m0mn2V
H = nI
A = W = LI2/2 = 1/2*(m0mH2)*V
W – энергия маг. поля в соленоиде.
W/V = wH = 1/2*(m0mH2) = BH/2 = = B2/(2m0m).
52. Уравнения Максвелла:
Открытие тока смещения позволило Максвеллу создать единую теорию электрических и магнитных явлений, объяснившую многие из экспериментальных фактов и предсказала новые. Основным стал вывод о существовании электромагнитных волн, распространяющихся со скоростью света, что привело Максвелла к созданию электромагнитной теории света.
Основой теории стали уравнения Максвелла. Первую пару уравнений образуют:
[DE] = -¶B/¶t (связывает значение Е с изменениями вектора В во времени);
DВ = 0 (указывает на отсутствие источников магнитного поля, т.е. магнитных зарядов).
Вторая пара:
[DH] = j + ¶D/¶t (устанавливает связь между токами проводимости и смещения и порождаемым ими магнитным полем);
DD = r (показывает, что источником вектора D служат сторонние заряды).