- •Электрический ток в газах. Вольтамперная характеристика (вах) газового разряда и ее физический анализ. Виды электрического разряда в газе.
- •Магнитостатика, ее предмет, основные понятия, законы, значимость и место в электродинамике
- •Методы расчета характеристик мсп. Решение прямой основной задачи магнитостатики.
- •1) Прямолинейный проводник с постоянным током.
- •3) Круговой проводник с постоянным током.
- •Индуктивность контура и соленоида.
- •Силовые проявления мсп. Действие мсп на проводник и контур с током и на движущуюся заряженную частицу. Сила Лоренца.
- •Взаимодействие проводников с током.
- •Контур (рамка) с током в однородном внешнем мсп.
- •Работа перемещения проводника и контура с током в магнитном поле.
- •Явление и закон электромагнитной индукции (зэми). Эдс самоиндукции.
- •Нестационарные процессы в цепи, содержащей индуктивность.
- •Энергия и объемная плотность энергии магнитного поля.
- •При увеличении тока в катушке на dI, пронизывающий ее поток возрастает на
- •Решением полученного уравнения, как нетрудно видеть, является гармоническая функция
- •Затухающие колебания
- •Вынужденные колебания. Резонанс.
- •Ферромагнетики. Домены и спиновая природа ферромагнетизма. Кривая намагничивания и магнитный гистерезис. Точка Кюри.
- •Уравнения максвелла.
Магнитостатика, ее предмет, основные понятия, законы, значимость и место в электродинамике
Из опыта известно, что параллельные проводники с однонаправленными токами притягиваются, а с разнонаправленными токами отталкиваются. Но это взаимодействие не является электростатическим т. к. проводник с током в целом является электрически нейтральным и электростатического поля не создает. Поэтому и ввели представление о новом физическом поле, дополнительном к электростатическому и названном магнитным (МСП).
Специфической особенностью магнитостатического взаимодействия является его не центральный характер и, соответственно, не потенциальный характер МСП. Силы МСП являются неконсервативными, их работа зависит от формы пути (перемещения) и не равна нулю по замкнутому контуру. Поэтому для МСП не вводится наряду с силовой скалярная энергетическая характеристика, подобная потенциалу в ЭСП.
Нецентральный характер магнитостатического поля осложняет введение основной силовой характеристики МСП. В роли источников MСII могут выступать и элементы тока, и сами проводники с током, замкнутые контура (витки) с током, а также постоянные магниты. Основную силовую характеристику МСП, называемую индукцией , можно вводить различным образом, пользуясь разными (но взаимосвязанными) проявлениями МСП - воздействием его на точечный движущийся заряд, на элемент проводника с током, на замкнутый контур с током и др.
На практике распространение получил способ введения основной характеристики МСП на примере анализа ситуации воздействия его на пробный (достаточно малый, не возмущающий самого МСП) замкнутый контур с током. Т. к. в противоположных частях замкнутого контура ток течет в противоположных направлениях, то на них со стороны МСП будут действовать силы противоположного направления, которые создадут вращающий момент, ориентирующий контур определенным образом в магнитном поле. Этот момент пропорционален силе тока в контуре, его площади S и зависит от ориентации контура в МСП. Отношение же максимального вращающего момента Ммакс, действующего со стороны МСП на пробный контур (малый виток с малым током), к его магнитному моменту (Рм = S), не зависит ни от силы тока в контуре, ни от площади контура. И потому оно может служить в качестве силовой характеристики МСП самого по себе, независящей от характеристик пробного контура (в данной точке), называемой индукцией МСП:
В = Ммакс/Рм = Ммакс/IS [Нм/Ам2 = Н/Ам = Тл]
здесь Рм = IS - магнитный момент контура с током - мера его взаимодействия с МСП.
М
= IS где - единичная нормаль к контуру с током, направленная в соответствии с правилом правого винта.
В
М = Ммаксsin = ВРмsin
Это выражение может быть записано в векторном виде:
= [, ] и .
Силовые линии МСП, т. е. линии вектора - такие, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора .
Также как и в электростатике, основную силовую характеристику дополняют вспомогательной, облегчающей расчет основной характеристики в неоднородных (здесь - в магнитном отношении) средах. Терминологически в названиях основных и вспомогательных силовых характеристик электростатического и магнитостатического полей имеет место несоответствие.
У ЭСП основная характеристика называлась напряженностью, а вспомогательная - индукцией (электрическим смещением), и связь между ними выражалась формулой = о.
У МСП основная характеристика называется индукцией, а вспомогательная - напряженностью. Связь между ними выражается соотношением: = о, где о = 410-7 Гн/м - магнитная постоянная, а - магнитная проницаемость среды.
Также как и для векторов и , для векторов и справедлив принцип суперпозиции, позволяющий находить характеристики результирующего МСП, созданного совокупностью источников (движущихся зарядов, проводников с током, контуров с током) как векторную сумму или интеграл от соответствующих характеристик отдельных, элементарных источников:
= ; = , или =