Электричество и магнетизм

1 M .

H

С ростом внешнего поля внутреннее так же увеличивается но растет быстрее внешнего.

Гистерезисявление , при котором прямой и обратный ход какой -либо зависимости не совпадают с прямым ее ходом. В частности, графики намагничивания и размагничивания ферромагнетика отличаются.

B B0 .

H 0

B0 – остаточная индукция.

H

H c .

B0 0

Hс – коэрцитивная сила.

моментов доменов в направлении внешнего поля, внутреннее поле так же увеличивается. В точке 1 наступает насыщение внутреннего поля, что означает

полную ориентацию всех магнитных моментов доменов. С точки 1 начинаем уменьшать внешнее поле. Внутренне поле также уменьшается вследствие разориентации магнитных моментов доменов. Когда внешнее поле достигает 0 разориентация оказывается неполной, т.е. часть доменов осталась в сориентационном состоянии. Эти домены «запомнили» направление внешнего поля.

Эта ситуация характеризуется величиной B0 , т.е. B0 – это магнитное поле сориентированных доменов.

Для того чтобы уменьшить до 0 остаточную индукцию B0 , т.е.

разориентировать домены, необходимо намагниченный ферромагнетик поместить во внешнее магнитное поле с направлением, противоположным первоначальному. Когда это поле достигнет значения Нс домены во всем ферромагнетике окажутся разориентированными т.е. Нс – это величина такого внешнего поля, которое приводит к размагничиванию ферромагнетика.

Применение: по виду петили гистерезиса, можно выбирать сплавы для изготовления сердечников электрических машин, трансформаторов и постоянных магнитов.

Магнитная запись сигналов.

Для записи информации акустический или видеосигнал превращается в электрический сигнал, а затем этот сигнал превращается в магнитное поле, которое ориентирует домены в компактном носителе информации (магнитная пленка, ферритовое кольцо или дискета). На этом принципе основана запись аудио и видео сигналов.

Лекция № 14

ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ Ток смещения. Уравнения Максвелла

Как известно в явлении электромагнитной индукции наблюдается экспериментальный факт, когда переменное во времени магнитное поле, возбуждает в пространстве вокруг себя переменное электрическое поле, которое является вихревым, т.е. имеет замкнутые силовые линии.

Максвелл анализируя этот факт пришел к выводу, что исходя из закона симметрии в природе должно существовать и обратное явление: переменное во времени электрическое поле должно возбуждать в пространстве вокруг себя переменное магнитное поле.

Это переменное во времени электрическое поле Максвелл назвал током смещения. Эта идея оказалась очень плодотворной и позволила установить обязательную взаимосвязь электрического и магнитного полей, т.е. Максвелл показал, что ни при каких обстоятельствах одно поле не может существовать без другого.

Итак, не существует отдельно электрического и магнитного полей, есть единое электромагнитное поле.

Т.е. ток смещения - это переменное во времени электрическое поле. Введение понятия тока смещения позволила Максвеллу сформулировать

единую теорию электромагнитного поля.

Уравнение Максвелла в интегральной форме

Эти уравнения представляют собой фундамент электромагнетизма, т.е. с их помощью можно решить любую задачу электромагнетизма.

Существует 7 уровней, из которых 6 первых объединены в пары.

I.Первая пара:

2. Edl NB .

t

ND D S

NB B S

пров сила тока проводимости.

Суть: переменные электрические и магнитные поля возбуждают друг друга.

II.Вторая пара:

Суть: Источником электрического поля является электрический заряд. Магнитное поле источников в виде магнитных зарядов не имеет.

III. пара

5.D 0 E

6.B 0 H

Суть: имеется взаимосвязь электрических и магнитных полей в вакууме и веществе.

, параметры вещества

7. j E

удельная электропроводимость.

Седьмое уравнение –это закон Ома в дифференциальной форме, который дает связь электрического поля и электрического тока, т.е. в проводящих средах электрическое поле возбуждает электрический ток.

Для магнитостатики и электростатики I-я пара уравнений принимает вид:

1.Hdl I пр

2.Edl 0

1-е уравнение выражает закон полного тока. 2-е уравнение дает математическую запись потенциальности электростатического поля.

Уравнения в дифференциальной форме. Электромагнитные волны

Из первой пары следует, что если возбудить какое-либо переменное во времени поле( обычно – электрическое), то в пространстве будет возбуждаться электромагнитная волна.

Для доказательства этого необходимо записать I- ю пару уравнений в дифференциальной форме, т.е. записать ее для каждой точки пространства. Затем совместным решением I-ой пары можно получить уравнение электромагнитной волны.

n показатель преломления.

Свойства электромагнитных волн.

1.Электромагнитные волны поперечные, т.е. вектора E и Н колеблются во взаимно перпендикулярных плоскостях.

2.Электрические и магнитные поля в волне изменяются синхронно (синфазно), т.е. когда электрическое поле достигает максимума, тогда и магнитное достигает максимума.

3.Электромагнитные волны материальны, т.е. переносят энергию, а значит должны оказывать давление при падении на поверхность.

Экспериментально существование такого давления, а значит материальность электромагнитных волн (света), была доказана П. Лебедевым

(1904г.). Это был один из великих экспериментов физики. Давление света, измеренное опытным путем, оказалось чрезвычайно малым – 10-6 Па.