- •1. Характеристики електричного струму
- •Умови існування електричного струму
- •Рівняння неперервності
- •2. Закон Ома. Опір провідників
- •Закон Ома для неоднорідної ділянки електричного кола та для замкнутого кола
- •3. Елементарні уявлення про механізм провідності металів. Закон Ома в диференціальній формі.
- •Закон Ома в диференціальній формі.
- •4. Розгалужені кола. Правила Кірхгофа
- •5. Робота і потужність струму. Закон Джоуля-Ленца
- •Робота по переносу зарядів в електричному колі
- •Потужність струму
- •Закон Джоуля-Ленца
- •6. Квазістаціонарні струми
- •8. Закон Біо-Савара
- •Магнітне поле рухомого заряду
- •Формулювання закону Біо-Савара
- •Застосування закону Біо-Савара
- •Магнітне поле прямого струму
- •Магнітне поле на осі колового струму
- •9. Основні закони магнітного поля
- •Потік вектора індукції
- •Теорема про циркуляцію вектора в (закон повного струму); вихровий (соленоїдальний) характер магнітного поля
- •Застосування теореми про циркуляцію вектора в для розрахунку індукції магнітного поля
- •10. Магнітне поле нескінченного соленоїда та тороїда (виведення формул).
- •11. Сила Ампера. Взаємодія провідників із струмом.
- •Сила Ампера
- •12. Сила і момент сили, що діють на контур в магнітному полі.(момент силы в 13 вопросе) Сила, що діє на контур із струмом у магнітному полі
- •13. Момент сили, що діє на контур із струмом у магнітному полі. Магнітний момент контуру. Момент сил, що діє на контур із струмом у магнітному полі
- •14. Робота при переміщенні контуру із струмом у магнітному полі
- •15. Намагнічування магнетиків
- •Намагніченість j
- •Струми намагнічування
- •16. Циркуляція вектора j
- •17. Вектор н (напруженість магнітного поля)
- •Магнітна сприйнятливість, магнітна проникність
- •18. Умови на межі магнетиків
- •18. Явище електромагнітної індукції. Основний закон електромагнітної індукції
- •Відкриття Фарадея
- •Основний закон електромагнітної індукції
- •20. Природа ерс індукції
- •Контур рухомий, магнітне поле незмінне
- •Контур нерухомий, магнітне поле змінюється. Вихрове електричне поле
- •Правило Ленца
- •22. Явище самоіндукції. Індуктивність
- •Індуктивність
- •Перехідні процеси в електричному колі при наявності індуктивності
- •23. Встановлення струму при вмиканні та вимиканні струму в котушці.
- •24. Енергія магнітного поля
- •25. Струм зміщення
- •26. Рівняння Максвелла
- •Система рівнянь Максвелла
- •19.3. Властивості рівнянь Максвелла
17. Вектор н (напруженість магнітного поля)
У магнетиках, вміщених в магнітне поле, виникають струми намагнічування, тому циркуляція вектора В по замкнутому контуру буде визначатися як струмами провідності, так і струмами намагнічування:
|
|
(17.9) |
де струми провідності та намагнічування, що охоплюються контуром Г. Останню формулу можна переписати, використовуючи вираз (17.6):
|
|
|
Вважаючи, що циркуляція визначається по одному і тому ж контуру, одержимо:
|
|
(17.10) |
Величину, що стоїть у дужках під інтегралом позначають Н і називають напруженістю магнітного поля в магнетиках:
|
|
(17.10а) |
На відміну від вектора В напруженість не є чисто силовою характеристикою поля, оскільки включає в себе намагніченість речовини J. Тому вектор Н є допоміжним і фізичного змісту не має.
Враховуючи вираз для Н, формула (17.10) записується у вигляді:
|
|
(17.11) |
Цей вираз являє собою теорему про циркуляцію вектора Н по замкнутому контуру. У загальному випадку, коли магнітне поле створюється декількома струмами, на основі принципу суперпозиції можна записати:
|
|
(17.12) |
Отже
циркуляція вектора H по довільному замкнутому контуру дорівнює алгебраїчній сумі струмів, що охоплюються цим контуром.
Якщо струм розподілений з густиною j по поверхні, обмеженій контуром Г, то сила струму крізь цю поверхню дорівнює , тоді (17.12) набуває вигляду
|
|
(17.12а) |
Знайшовши ліміт відношення правої та лівої частин (17.12а) до площі поверхні, яку обмежує контур, одержимо диференціальну форму теореми про циркуляцію:
|
|
(17.13) |
тобто ротор вектора Н дорівнює густині струму провідності в тій же точці речовини.
Важливо підкреслити, що у формулах (17.11) (17.13) фігурують струми провідності. Тому при визначенні поля вектора Н в однорідних ізотропних магнетиках, які заповнюють увесь простір, де існує магнітне поле, при незмінній конфігурації струмів провідності, немає потреби знати закон розподілу струмів намагнічування в середовищі, досить визначити густину струмів провідності, що практично не викликає утруднень. Саме ця властивість вектора Н визначає зручність його використання.
Магнітна сприйнятливість, магнітна проникність
З попереднього зрозуміло, що намагніченість речовини J залежить від магнітної індукції B в даній точці. На практиці прийнято зв’язувати J з вектором Н. Взагалі ця залежність має складний характер і у різних речовинах її встановлюють експериментально. Як показують досліди, для багатьох ізотропних магнетиків (діа- і парамагнетиків) залежність J від H в слабких зовнішніх магнітних полях має лінійний характер
|
|
(17.14) |
де магнітна сприйнятливість речовини. Це безрозмірний коефіцієнт, який характеризує здатність речовини намагнічуватись у зовнішньому магнітному полі. Для вакууму , а для будь-якої речовини , тобто всі речовини здатні намагнічуватись і тому є магнетиками. Для магнетиків, у яких справджується рівність (17.14), коефіцієнт мало відрізняється від нуля. При цьому для одних речовин (діамагнетиків) (тобто напрям J протилежний H і зовнішнє поле в діамагнетиках ослаблюється), для інших (парамагнетиків) (напрям J збігається з H і зовнішнє поле підсилюється). Зауважимо, що існують й інші типи магнетиків, наприклад, феромагнетики, у яких залежність J(H) має складний характер.
З рівності (17.10а) випливає, що . Для магнетиків, у яких виконується залежність (17.14) цей вираз набуває вигляду:
|
|
(17.15) |
де величина
|
|
(17.16) |
називається магнітною проникністю середовища:
У парамагнетиків , у діамагнетиків , причому для обох типів магнетиків відміна магнітної проникності від одиниці незначна, тобто магнітні властивості в цих речовинах виражені слабо. У феромагнетиків , причому вона не є сталою (залежить від зовнішнього поля та від температури).