2. В чём суть явления взаимной индукции? Чему равна эдс взаимной индукции? Каков физический смысл взаимной индуктивности двух контуров?

Явление возникновения ЭДС в одном из контуров при изменении силы тока в другом наз-ся взаимной индукцией. Два неподвижных контура

, если изменяется, то во втором контуре индуцируется ЭДС

Аналогично для тока :,,

-в отсутствии ферромагнетиков.-взаимная индуктивность~форма, размеры и взаимное расположение контуров и от магн.проницаемости окр. среды.. Взаимная индуктивность таких двух контуров при протекании в одном из них тока в 1А возникает поток, сцепленного с другим контуром =1Вб. Взаимная индуктивность двух катушек, намотанных на общий токоидальный сердечник.,

Билет №4

1. Дайте определение напряжённости и потенциала электрического поля. Какова связь между этими величинами? Если известно, что напряжённость в какой – то точке поля=0, значит ли это, что и потенциал в этой точке=0? Ответ обоснуйте.

Напряжённость электрического поля в данной точке – это векторная физическая величина, определяемая силой, действующей на единичный положительный заряд, помещённый в эту точку поля. .

направлен по касательной и линиям напряжённости.-силовая характеристика поля. Потенциалв какой – либо точке электростатического поля – физическая величина, определяемая потенциальной энергией единичного положительного заряда, помещенного в эту точку.,, , что вытекает из связи силы с.,,. Из этой связи вытекает, что. Таким образом равенствов данной точке не означает, что потенциал в ней = 0, т.к. по значению можно судить только о разности потенциалов.

2. Дайте определение элемента тока. Запишите закон Био-Савара-Лапласа. Сформулируйте принцип суперпозиции магнитных полей. Выведите формулу для магнитной индукции поля, создаваемого прямолинейного бесконечно длинным проводником с током.

Элемент тока()- векторная физическая величина, по модулю равный длинеdl элемента проводника и совпадающий по направлению с током. Закон Био-Савара-Лапласса в векторной форме:

,— радиус – вектор, проведённый из элементаdl проводника в точку поля, относительно которой определяем . Этот закон определяет вклад элемента, тока в магнитную индукцию поля. В скалярной форме:, где— угол междуи

. Принцип суперпозиции: магнитная индукция результирующего поля, создаваемого несколькими токами или движущимисязарядами, = векторной сумме магн. индукции складываемых полей, создаваемых каждым током в определённости.. Магнитное поле прямого тока:

Векторы от всех элементов тока имеют одинаковые направление, поэтому сложениеможно заменить сложением их модулей.

,,,

Билет №5

1. Докажите, что на границе двух диэлектриков тангенциальная составляющая вектора и нормальная составляющая не претерпевают разрывов.

— напряжённость электрического поля. ,

-направлен по касательным и силовым линиям.-вектор электрического смещения.. Построим вблизи границы раздела двух диэлектриков небольшой замкнутый прямоугольный контур.

По теореме о циркуляции вектора ,

. Интегралы по участкамDA и BC ничтожно малы. =>. Таким образом тангенциальная составляющаяне претерпевает разрыв. На границе раздела двух диэлектриков построим прямой цилиндр, высота которого ничтожно мала. Основания настолько малы, что в пределах каждого из ниходинаков. По теореме Гаусса: ,=>. Таким образом нормальная составляющаяне претерпевает разрыв.

Физический смысл индуктивности — UbuntuGeeks

В дополнение к другим ответам символ для индуктивности — это L, а не X. Символ для индуктивного реактивного сопротивления — \ $ X_ {L} \ $, а для емкостного реактивного сопротивления — \ $ X_ {C} \ $. Р>

What is the the physical meaning of inductance?

Хью Янг в своем учебнике Университетская физика [1] утверждает следующее: для катушки с \ $ N \ $ витками провода, несущего ток \ $ i \ $, ток создает магнитный поток \ $ \ Phi_ {B} \ $, который проходит через каждый оборот. Индуктивность катушки \ $ L \ $ (a.k.a. самоиндуктивность ) определяется как

$$ L = \ frac {N \, \ Phi_ {B}} {i} $$

Индукторы запасают энергию в поле магнитного потока \ $ \ Phi_ {B} \ $, величина которого является функцией тока, протекающего через индуктор:

$$ \ Phi_ {B} = \ frac {L \, i} {N} $$

Если электрический ток, протекающий через катушку индуктивности , изменяется со временем \ $ \ frac {\ mathrm {d} i} {\ mathrm {d} t} \ neq 0 \ $, это изменение тока создает изменяющееся магнитное поле \ $ \ frac {\ mathrm {d} \ Phi_ {B}} {\ mathrm {d} t} \ neq 0 \ $, которое, в свою очередь, создает ненулевую электродвижущую силу (ЭДС) \ $ \ varepsilon \ $ через индуктор, измеряется в единицах

Вольт , чья полярность противостоит («сопротивляется») изменению в токе [1]:

$$ \ varepsilon = -L \ frac {\ mathrm {d} i} {\ mathrm {d} t} = -N \ frac {\ mathrm {d} \ Phi_ {B}} {\ mathrm {d} t} $$

Эта противоположность изменению в потоке тока — это индуктивное сопротивление .

Если электрический ток, протекающий через индуктор, является постоянным (не изменяется со временем, иначе, постоянный ток ) \ $ \ frac {\ mathrm {d} i} {\ mathrm {d} t} = 0 \ $, поле магнитного потока \ $ \ Phi_ {B} \ $ не меняется со временем (его величина постоянна) \ $ \ frac {\ mathrm {d} \ Phi_ {B}} {\ mathrm {d} t} = 0 \ $, тогда эдс не создается, \ $ \ varepsilon = 0 \ $. Следовательно, идеальный индуктор (нулевое сопротивление) не противостоит постоянному току, протекающему через него.

Когда идеальный индуктор с индуктивностью \ $ L \ $ приводится в движение синусоидальным током с радиальной частотой \ $ \ omega \ $ (или частотой f), величина установившегося индуктивного реактивного сопротивления индуктора \ $ X_ {L } \ $ задается как

$$ X_ {L} = j \ omega L = j2 \ pi fL $$

где \ $ j = \ sqrt {-1} \ $. Это уравнение получено из векторного преобразования дифференциального уравнения первого порядка

$$ v_ {L} (t) = L \, \ frac {\ mathrm {d}} {\ mathrm {d} t} i_ {L} (t) $$

где \ $ v_ {L} (t) \ $ — мгновенное напряжение на индукторе, а \ $ i_ {L} (t) \ $ — мгновенный синусоидальный ток через индуктор в момент времени t:

$$ i_ {L} (t) = I_ {m} cos (\ omega t + \ phi) $$

Ссылки

[1] Х. Янг. «Индуктивность» в Физика университета , 8-е изд. Рединг, Массачусетс: Аддисон-Уэсли, 1992, гл. 31, с. 869-870.

    

Физический смысл магнитной индукции:

⇐ ПредыдущаяСтр 7 из 11Следующая ⇒

Индукция магнитного поля численно равна максимальной силе, с которой данное поле действует на проводник длиной 1 метр с силой тока 1 Ампер.

 

Направление индукции магнитного поля –

 

от Южного к Северному полюсу свободно установившейся магнитной стрелки.

Магнитный поток

Нарисуем замкнутый контур, n – нормаль к его плоскости.

 

Поместим контур в магнитное поле с индукцией В.

 

Магнитный поток- это скалярная физическая величина, равная произведению модуля вектора индукции магнитного поля на площадь контура и на косинус угла между вектором индукции и нормалью к площади контура

 

Единица измерения магнитного потока – Вебер

Вб = Тл*м²

Явление электромагнитной индукции

 

Явление электромагнитной индукции было открыто выдающимся английским физиком М. Фарадеем в 1831 г. Фарадей наблюдал возникновение электрического тока в замкнутом проводящем контуре при изменении во времени магнитного потока, пронизывающего контур.

Вопрос Фарадея:: если током можно намагнитить железо, то не может ли магнит вызвать появление тока?

 

Явление ЭМИ состоит в том, что при любом изменении магнитного потока, пронизывающего замкнутый контур, в контуре возникает ЭДС индукции. Если контур проводящий, то в нем будет протекать ток, который называется индукционным. Если контур из диэлектрика, то он поляризуется.

Сторонние силы действуют внутри источника тока и вызывают разделение зарядов, т. е. движение электронов от + к – источника. Имеют неэлектрическую природу.

ЭДС индукции возникает только в тот интервал времени, когда магнитный поток изменяется.

Изменение магнитного потока через контур:

 

.

Закон электромагнитной индукции (закон Фарадея)

ЭДС индукции

По закону ЭМИ изменение магнитного потока приводит к появлению ЭДС, которая называется ЭДС индукции.

Опыт показывает, что сила тока пропорциональна скорости изменения магнитного потока.

По закону Ома для полной цепи сила тока равна отношению ЭДС к полному сопротивлению цепи

следовательно, ЭДС индукции пропорциональна скорости изменения магнитного потока

 

Закон электромагнитной индукции (Фарадея): ЭДС индукции в замкнутом контуре равна скорости изменения магнитного потока, взятой с обратным знаком. Знак означает правило Ленца.

 

Понятие об электромагнитной теории Максвелла. Вихревое электрическое поле. Правило Ленца. Самоиндукция. Индуктивность.

Направление индукционного тока.

Правило Ленца (1883 г)индукционный ток, возбуждаемый в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, всегда направлен так, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, вызывающего индукционный ток.

Опыт Ленца

Описание опыта:замкнутое кольцо отталкивается от магнита, если его вдвигают в кольцо, и притягивается, если магнит выдвигают.

Движение кольца обусловлено магнитным полем индукционного тока.

Применение правила Ленца

Пример Магнит движется вправо (вдвигается в контур)

 

1. Определить направление силовых линий внешнего поля B.

2. Определить, увеличивается или уменьшается магнитный поток через

контур.

3. Определить направление индукционного магнитного поля B_i

Если магнитный поток увеличивается, B_i направлено против B, компенсируя это увеличение. Если магнитный поток уменьшается, B_i направлено одинаково с B, компенсируя это уменьшение.

1. По правилу буравчика определить направление индукционного тока.

Вихревое электрическое поле

Причина появления ЭДС индукции в замкнутом контуре при изменении магнитного потока заключается в возникновении вихревого электрического поля в любой области пространства, где существует переменное магнитное поле. – гипотеза Максвелла. Силовые линии вихревого поля замкнуты.

Перечислим свойства известных нам полей

1. Электростатическое, возникает везде, где есть эл. заряды. Силовые линии начинаются и заканчиваются на зарядах. Потенциальное, т.е. работа по замкнутому контуру равна нулю. напряженность, потенциал.

2. Поле тока – магнитное, вихревое, работа по замкнутому контуру не равна нулю. Ток течет в сторону убывания потенциала. Поле действует только на движущиеся заряды.

3. Вихревое электрическое поле. Действует на любые заряды. Работа по замкнутому контуру равна ЭДС индукции. ЭДС индукции определяется законом Фарадея.

Самоиндукция. Индуктивность

 

Самоиндукция является важным частным случаем

электромагнитной индукции, когда изменяющийся

магнитный поток, вызывающий ЭДС индукции,

создается током в самом контуре.

 

В любом контуре, по которому протекает ток,

возникает магнитное поле. Силовые линии этого поля

пронизывают все окружающее пространство, в том числе, пересекают площадь самого контура.

Магнитный поток, который вызван током в этом самом контуре, называется собственным магнитным потоком.

Поскольку магнитный поток пропорционален индукции магнитного поля, собственный магнитный поток пропорционален силе тока в контуре

 

Следовательно, можно ввести коэффициент пропорциональности

 

Коэффициент пропорциональности L между собственным магнитным потоком в контуре и силой тока в нем называется индуктивностью контура.

Индуктивность проводника зависит от размеров, формы проводника, магнитных свойств среды.

Единица измерения индуктивности называется Генри

 

 

 



2. В чём суть электромагнитной индукции? Индуктивность проводника, единицы его измерения. Выведите формулу индуктивности бесконечно длинного соленоида.

Явление электромагнитной индукции заключается в том, что в замкнутом проводящем контуре при изменении потока магнитной индукции, охватываемого этим контуром, возникает электрический ток. Индуктивность контура (L) – коэффициент пропорциональности. ,. 1Гн – индуктивность такого контура, магнитый поток самоиндукции которого при токе в 1А = 1Вб. 1Гн=1Вб/А=1В*С/А. Индуктивность длинного соленоида. Полный магнитный поток через соленоид.

Билет №19

1. Опишите поведение проводника в электрическом поле. Покажите, что напряжённость внутри любой полости проводника=0, а силовые линии эл.ст. поля вблизи поверхности проводника перпендикулярны этой поверхности.

Небольшая цил. Пов-ть, одно из оснований расположено внутри, другое – вне проводника.Поток вектора D ч/з внутр. Пов-ть = 0. Ч/з внешнюю пов-ть поток смещения DdS. Внутри цилиндра содержится сторонний заряд δdS. По т.Гаусса получим D=δ => E= δ/ε₀ε. Вблизи выступов эквапотенц-ые пов-ти распол-ся гуще, значит, и напряженность поля здесь больше => плотность зарядов на выступах особенно велика. К такому же выводу м/о прийти учтя, что из-за взаимного отталкивания заряды стремятся расположиться как м/о дальше друг от друга. Вблизи углублений в проводнике эквапотенциальные пов-ти расположены реже => напряженность меньше => плотность меньше. Вывод: плотность зарядов при данном потенциале опр-ся кривизной пов-ти; растет с увеличением полож-ой кривизны и убывает с увеличением отриц. кривизны.

Если поместить проводник во внешнее эл.-ст. поле заряды проводника начнут перемещаться. Это будет продолжаться до тех пор, пока не установится равновесие распределение зарядов, при котором Eвнутр. Проводника=0. Если бы это было так, то в проводнике возникло бы упор. движение зарядов без затраты энергии от вн. источника, что противоречит закону сохранения энергии.

Т.к. поле внутри проводника отсутствует, то поверхность проводника является эквивалентной => Е направлен по нормали к поверхности. Если бы это было не так, то под действием заряды начали бы перемещаться по поверхности проводника, что противоречит равновесному распределению зарядов.

2. Выведите формулу для силы взаимодействия двух параллельных бесконечно длинных проводников с током. Дайте определение единицы силы тока – Ампера.

Ампер – сила не изменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным прямоугольным проводником бесконечной длины и ничтожно малого поперечного сечения, расположенном в вакууме на расстоянии 1м один от другого, создаёт между этими проводниками силу, равную Н на каждый метр длины. Два параллельных тока одинакового направления притягиваются, разного – отталкиваются.

. По закону Ампера: ,. Рассуждая аналогично получаем:.

Билет №20

Какие вещества относятся к сегментоэлекрикам? В чём особенность их строения? Перечислите и объясните свойства сегметоэлектриков.

Сегментоэлектрики – диэлектрики, обладающие в определённом интервале температур спонтанной поляризованностью, т.е. поляризованностью в отсутствии внешнего поля (сегнетова соль, титанат бария). При отсутствии вн. поля сегнетоэлектрик состоит из доменов, областей с различными направлениями поляризованности. В целом дипольный момент диэлектрика=0. При внесении сегнетоэл. во вн.эл. поле происходит переориентация дипольных моментов по полю. После прекращения действия поля сумма эл. поля доменов будет поддерживать их некоторую ориентацию. Свойства: 1) При T> т. Кюри cв-ва исчезают. 2) , Х сегментоэл. зависит отполя.3) Р(Е) нелинейная – представляет собой петлю ГИСТЕРЕЗИСА.

2. Выведите дифференциальное уравнение затухающих колебаний в эл. контуре. Запишите его решение. Раскройте физический смысл коэффициента затухания, логарифмического декремента затухания, добротности контура.

Конденсатор предварительно заряжен. По второму закону Кирхгофа: ,,,.

Обозначим — коэффициент затухания.— собственная частота.,,,,,,-изменение амплитуды затухающих колебаний. Логарифмический декремент затухания:— время, за которое амплитуда уменьшается в е раз.-связь междуи.— коэффициент затухания — в— раз уменьшается амплитуда в единицу времени.

Добротность пропорциональна числу колебаний Ne, совершаемых системой за время релаксации.

Билет №21

1.Докажите, что на границе двух диэлектриков тангенциальная составляющая вектора претерпевают разрывов, а тангенциальная составляющая остаётся без изменения.

— напряжённость электрического поля. ,-направлен по касательным и силовым линиям.-вектор электрического смещения.. Построим вблизи границы раздела двух диэлектриков небольшой замкнутый прямоугольный контур.

По теореме о циркуляции вектора ,. Интегралы по участкамDA и BC ничтожно малы. =>. Таким образом тангенциальная составляющаяне претерпевает разрыв. На границе раздела двух диэлектриков построим прямой цилиндр, высота которого ничтожно мала. Основания настолько малы, что в пределах каждого из ниходинаков. По теореме Гаусса:,=>. Таким образом нормальная составляющаяне претерпевает разрыв.

в чем заключается физический смысл закона электромагнитной индукции?

При всяком изменении магнитного потока, пронизывющего замкнутый контур, в нём возникает индукционный электрический ток.

Изменение направлений спинов в атомах, изменяет время необходимое для омнена электронами на участке индукции. После этого в результате давления энтропии, свободные электроны и «дырки» начинают искать равновестное состояние с теми участками, которые вне магнитного поля. Возникает ток. Электродвижущая сила, возникающая в замкнутом проводящем контуре, пропорциональна скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную этим контуром. Величина электродвижущей силы (ЭДС) не зависит от того, что является причиной изменения потока — изменение самого магнитного поля или движение контура (или его части) в магнитном поле. Электрический ток, вызванный этой ЭДС, называется индукционным током.

При изменении магнитного потока в проводнике наводится ЭДС, а если проводник образует замкнутый контур — под действием этой ЭДС течёт ток.

xyй пиздa cпeрма малафья eбaл я вaши xyeвы законы

Занятие 16 самоиндукция. Взаимная индукция

Учебная цель: сформировать понимание физической сущности явлений самоиндукции и взаимной индукции. Привить навыки самостоятельного решения задач на данную тему.

Литература

Основная: Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. — М.: Высшая школа, 1989. — Гл.25, § 25.2, 25.3, 25.4.

Дополнительная: Савельев И.В. Курс общей физики. — М.: Наука, 1987. — Т.2. — гл. 8, § 64 – 67.

Контрольные вопросы для подготовки к занятию

1. Запишите выражение и сформулируйте основной закон электромагнитной индукции (Закон Фарадея — Ленца).

2. Дайте определение явления самоиндукции; по какой формуле определяется ЭДС самоиндукции?

3. Каков физический смысл индуктивности L, в каких единицах измеряется?

4. От чего зависит индуктивность контура?

5. Запишите и поясните выражение для определения индуктивности бесконечно длинного соленоида.

6. Запишите закон изменения силы тока в цепи, содержащей последовательно включенные R и L при включении и выключении источника постоянного тока с ЭДС (Е). Постройте график и поясните его.

7. Дайте определение явления взаимной индукции, напишите формулу определения ЭДС взаимной индукции.

8. Каков физический смысл взаимной индуктивности М, в каких единицах измеряется?

9. От чего зависит взаимная индуктивность?

10. Действие каких электрических приборов основано на явлении взаимной индукции.

Краткие теоретические сведения и основные формулы

Электрический ток, текущий в любом контуре, создает пронизывающий этот контур магнитный поток. При изменениях тока изменяется также и магнитный поток через площадь, охватываемую этим контуром, вследствие чего в контуре индуктируется ЭДС.

Возникновение электродвижущей силы в контуре при изменении силы электрического тока, идущего по этому контуру, называется самоиндукцией.

В соответствии с законом Био — Савара — Лапласа магнитная индукция В пропорциональна силе тока, вызвавшего поле. Отсюда вытекает, что ток I в контуре и создаваемый им полный магнитный поток  через контур пропорциональны друг другу:

. (16.1)

Коэффициент пропорциональности L между силой тока и полным магнитным потоком называется индуктивностью контура.

Линейная зависимость  от I наблюдается только в том случае, если магнитная проницаемость среды , которой окружен контур, не зависит от напряженности поля Н, то есть в отсутствие ферромагнетиков. В противном случае  является сложной функцией от I и, поскольку , зависимость от I также будет довольно сложной. Однако соотношение (16.1) распространяют и на этот случай, считая индуктивность L функцией от I.

При неизменной силе тока I магнитный поток  может изменяться за счет изменения формы и размеров контура.

Следовательно, индуктивность L зависит от геометрии контура (его формы, размеров), а также от магнитных свойств (от ) окружающей контур среды. Если контур жесткий и поблизости от него нет ферромагнетиков, индуктивность L является постоянной величиной.

За единицу индуктивности в СИ принимается генри (Гн): 1 Гн – индуктивность такого контура, магнитный поток самоиндукции которого при токе в 1 А равен 1 Вб:

1 Гн = 1 = 1.

Индуктивность бесконечно длинного соленоида. При протекании по нему тока I внутри соленоида возбуждается однородное магнитное поле, индукция которого равна

Поток через каждый из витков равен Ф_т = В S, а полный магнитный поток, сцепленный с соленоидом,

(16.2)

Индуктивность

2014-05-23

Электрический ток I, протекающий через любой замкнутый контур, создает магнитный поток Ф, пронизывающий поверхность, ограниченную этим проводником. Если проводник неподвижен и магнитные свойства среды не меняются, магнитный поток пропорционален силе тока Ф ~ I или Ф = LI, где L — величина, характеризующая контур (например, катушку) и окружающая его среда (сердечник).

Коэффициент пропорциональности L называют индуктивностью данного контура.

? Индуктивность — это качество ведущего контура, определяемая отношением изменения потока магнитной индукции, пронизывающего контур, к изменению силы тока в нем.

? 1 генри — это индуктивность такого проводника, в котором ток силой в 1 А создает магнитный поток в 1 Вб.

Поскольку Ф = LI, из формулы получаем, что Эта формула раскрывает физический смысл индуктивности: из нее следует, что индуктивность контура численно равна ЭДС самоиндукции, возникающая в контуре при изменении силы тока на 1 А за 1 с. Поэтому индуктивность называют также коэффициентом самоиндукции.

Из последней формулы следует, что индуктивность контура равна 1 Гн, если при изменении силы тока в контуре на 1 А за 1 с в нем возникает ЭДС самоиндукции, равная 1 В.

Индуктивность

Ток I, протекающий через любой замкнутый контур, создает магнитный поток Ф, пронизывающий поверхность, ограниченную этим проводником. Если проводник неподвижен и магнитные свойства

среды не меняются, магнитный поток пропорционален силе тока: Ф ~ I или Ф = LI, где L — величина, характеризующая контур (например, катушку) и окружающая его среда (сердечник).

При таком способе введения индуктивности ее физический смысл определяют из выражения.

? Индуктивность — это собственная качество ведущего контура, определяемая отношением изменения потока магнитной индукции, пронизывающего контур, к изменению силы тока в нем.

Из последнего выражения следует, что индуктивность численно равна потоку магнитной индукции, создаваемой силой тока в 1 А. В системе СИ единицей индуктивности является генри (Гн). Эта единица названа в честь американского физика Джозефа Генри, наблюдал впервые явление самоиндукции 1832, на следующий год после открытия явления электромагнитной индукции.

категория: Физика