Какво е магнитно поле? §16. Магнитно поле и неговите характеристики и свойства

Магнитното поле е област от пространството, в която конфигурацията на бионите, предаватели на всички взаимодействия, представлява динамично, взаимно последователно въртене.

Посоката на действие на магнитните сили съвпада с оста на въртене на бионите, като се използва правилото на десния винт. Характеристика на мощността магнитно полеопределя се от честотата на въртене на биона. Колкото по-висока е скоростта на въртене, толкова по-силно е полето. По-правилно би било магнитното поле да се нарече електродинамично, тъй като то възниква само при движение на заредени частици и действа само върху движещи се заряди.

Нека обясним защо магнитното поле е динамично. За да възникне магнитно поле, е необходимо бионите да започнат да се въртят и само движещ се заряд, който ще привлече един от полюсите на биона, може да ги накара да се въртят. Ако зарядът не се движи, тогава бионът няма да се върти.

Магнитно поле се образува само около електрически заряди, които са в движение. Ето защо магнитни и електрическо полеса едно цяло и заедно образуват електромагнитното поле.

Компонентите на магнитното поле са свързани помежду си и си влияят, променяйки свойствата си.

• Свойства на магнитното поле:
• Възниква магнитно поле под въздействието на задвижващи заряди на електрически ток.
• Магнитното поле може да въздейства само върху магнити, проводници с ток и движещи се заряди.
• Магнитното поле може да бъде постоянно и променливо
• Магнитното поле се измерва само със специални инструменти и не може да се възприеме от човешките сетива.
• Магнитното поле е електродинамично, тъй като се генерира само от движението на заредени частици и засяга само зарядите, които са в движение.
• Заредените частици се движат по перпендикулярна траектория.

Размерът на магнитното поле зависи от скоростта на изменение на магнитното поле. Според тази характеристика има два вида магнитно поле: динамично магнитно поле и гравитационно магнитно поле.Гравитационното магнитно поле възниква само в близост елементарни частиции се образува в зависимост от структурните особености на тези частици.

Магнитен момент възниква, когато магнитно поле действа върху проводяща рамка. С други думи, магнитният момент е вектор, който се намира на линията, която минава перпендикулярно на рамката.

Магнитното поле може да бъде представено графично с помощта на магнит електропроводи. Тези линии са начертани в такава посока, че посоката на силите на полето съвпада с посоката на самата линия на полето.

Магнитните силови линии са непрекъснати и затворени в същото време. Посоката на магнитното поле се определя с помощта на магнитна стрелка. Силовите линии също определят полярността на магнита, краят с изхода на силовите линии е северният полюс, а краят с входа на тези линии е южният полюс.

Когато електрическият ток е свързан към два успоредни проводника, те ще се привличат или отблъскват в зависимост от посоката (полярността) на свързания ток. Това се обяснява с феномена на появата на специален вид материя около тези проводници. Тази материя се нарича магнитно поле (MF). Магнитната сила е силата, с която проводниците действат един върху друг.

Теорията за магнетизма възниква в древни времена, в древната цивилизация на Азия. В планините на Магнезия те открили специална скала, парчета от която можели да се привличат една към друга. Въз основа на името на мястото тази скала е наречена "магнитна". Пръчковият магнит съдържа два полюса. Неговите магнитни свойства са особено изразени на полюсите.

Учените са открили, че намагнетизирана игла, разположена близо до проводник, се отклонява, когато през нея преминава електрически ток. Това показва, че около него се формира MP.

Магнитното поле влияе на:

Движещи се електрически заряди.
Вещества, наречени феромагнетици: желязо, чугун, техните сплави.

Постоянните магнити са тела, които имат общ магнитен момент на заредени частици (електрони).

1 — Южен полюсмагнит
2 - Северен полюс на магнита
3 - MP с помощта на примера на метални стружки
4 - Посока на магнитното поле

Линиите на полето се появяват, когато се приближите постоянен магниткъм хартиен лист, върху който е изсипан слой железни стружки. Фигурата ясно показва местоположението на полюсите с ориентирани силови линии.

Източници на магнитно поле

• Електрическото поле се променя с времето.
• Мобилни такси.
• Постоянни магнити.

Ние сме запознати с постоянните магнити от детството. Използвани са като играчки, които привличат различни метални части. Бяха прикрепени към хладилника, вграждаха се в различни играчки.

Електрическите заряди, които са в движение, най-често имат повече магнитна енергия в сравнение с постоянните магнити.

Свойства

• Основната отличителна черта и свойство на магнитното поле е относителността. Ако оставите заредено тяло неподвижно в определена референтна система и поставите магнитна стрелка наблизо, тогава тя ще сочи на север и в същото време няма да „усеща“ чуждо поле, с изключение на полето на земята . И ако започнете да движите заредено тяло близо до стрелката, тогава около тялото ще се появи MP. В резултат на това става ясно, че MF се образува само когато се движи определен заряд.
• Магнитното поле може да влияе и влияе електрически ток. Може да се открие чрез наблюдение на движението на заредени електрони. В магнитно поле частиците със заряд ще се отклонят, проводниците с ток ще се движат. Рамката с свързаното захранване ще започне да се върти и магнетизираните материали ще се преместят на определено разстояние. Стрелката на компаса най-често е цветна синьо. Това е лента от магнетизирана стомана. Компасът винаги сочи на север, тъй като Земята има магнитно поле. Цялата планета е като голям магнит със собствени полюси.

Магнитното поле не се възприема от човешките органи и може да бъде засечено само от специални устройства и сензори. Предлага се в променливи и постоянни видове. Променливото поле обикновено се създава от специални индуктори, които работят от AC. Постоянното поле се образува от постоянно електрическо поле.

правила

Нека разгледаме основните правила за изобразяване на магнитното поле за различни проводници.

Правило на Gimlet

Силовата линия е изобразена в равнина, която е разположена под ъгъл 90 0 спрямо пътя на движение на тока, така че във всяка точка силата е насочена тангенциално към линията.

За да определите посоката на магнитните сили, трябва да запомните правилото на гимлет с дясна резба.

Гимлетът трябва да бъде позициониран по една и съща ос с текущия вектор, дръжката трябва да се завърти така, че гимлетът да се движи в посоката на своята посока. В този случай ориентацията на линиите се определя чрез завъртане на дръжката на гимлета.

Правило за пръстен

Постъпателното движение на гилта в проводник, направен под формата на пръстен, показва как е ориентирана индукцията; въртенето съвпада с потока на тока.

Силовите линии имат своето продължение вътре в магнита и не могат да бъдат отворени.

Магнитното поле на различни източници се добавя едно към друго. По този начин те създават общо поле.

Магнитите с еднакви полюси се отблъскват, а магнитите с различни полюси се привличат. Стойността на силата на взаимодействие зависи от разстоянието между тях. С приближаването на полюсите силата нараства.

Параметри на магнитното поле

• Съединител на потока ( Ψ ).
• Вектор на магнитна индукция ( IN).
• Магнитен поток ( Е).

Интензитетът на магнитното поле се изчислява от размера на вектора на магнитната индукция, който зависи от силата F и се образува от тока I по протежение на проводник с дължина l: B = F / (I * l).

Магнитната индукция се измерва в тесла (T) в чест на учения, който е изучавал явленията на магнетизма и е работил върху техните методи за изчисление. 1 T е равно на силата на индукция на магнитния поток 1 Нна дължина 1 м прав проводник, разположен под ъгъл 90 0 спрямо посоката на полето, с протичащ ток от един ампер:

1 T = 1 x H / (A x m).

Правило на лявата ръка

Правилото намира посоката на вектора на магнитната индукция.

Ако дланта на лявата ръка се постави в полето, така че линиите на магнитното поле да влизат в дланта от северния полюс на 90 0, и 4 пръста се поставят по протежение на тока, палецще покаже посоката на магнитната сила.

Ако проводникът е под различен ъгъл, тогава силата ще зависи пряко от тока и проекцията на проводника върху равнината под прав ъгъл.

Силата не зависи от вида на материала на проводника и неговото напречно сечение. Ако няма проводник и зарядите се движат в различна среда, тогава силата няма да се промени.

Когато векторът на магнитното поле е насочен в една посока с една величина, полето се нарича равномерно. Различните среди влияят върху размера на индукционния вектор.

Магнитен поток

Магнитната индукция, преминаваща през определена област S и ограничена от тази област, е магнитен поток.

Ако зоната е наклонена под определен ъгъл α спрямо линията на индукция, магнитният поток се намалява с размера на косинуса на този ъгъл. Най-голямата му стойност се формира, когато областта е под прав ъгъл спрямо магнитната индукция:

F = B * S.

Магнитният поток се измерва в единица като "уебър", което е равно на потока на индукция с магнитуд 1 тпо площ в 1 м2.

Поточна връзка

Тази концепция се използва за създаване общо значениемагнитен поток, който се създава от определен брой проводници, разположени между магнитните полюси.

В случай, че същият ток азпротича през намотка с брой навивки n, общият магнитен поток, образуван от всички навивки, е връзката на потока.

Поточна връзка Ψ измерено във Webers и е равно на: Ψ = n * Ф.

Магнитни свойства

Магнитната проницаемост определя колко магнитното поле в дадена среда е по-ниско или по-високо от индукцията на полето във вакуум. Едно вещество се нарича намагнетизирано, ако произвежда собствено магнитно поле. Когато дадено вещество се постави в магнитно поле, то се магнетизира.

Учените са установили причината, поради която телата придобиват магнитни свойства. Според хипотезата на учените вътре в веществата има микроскопични електрически токове. Електронът има свой собствен магнитен момент, който е от квантов характер и се движи по определена орбита в атомите. Именно тези малки токове определят магнитните свойства.

Ако токовете се движат хаотично, тогава предизвиканите от тях магнитни полета са самокомпенсиращи се. Външното поле прави токовете подредени, така че се образува магнитно поле. Това е намагнитването на веществото.

Различните вещества могат да бъдат разделени според свойствата на тяхното взаимодействие с магнитните полета.

Те са разделени на групи:

Парамагнетици– вещества, които имат свойства на намагнитване по посока на външно поле и имат нисък потенциал за магнетизъм. Имат положителна напрегнатост на полето. Такива вещества включват железен хлорид, манган, платина и др.
Феримагнетици– вещества с неуравновесени по посока и стойност магнитни моменти. Те се характеризират с наличието на некомпенсиран антиферомагнетизъм. Силата на полето и температурата влияят върху тяхната магнитна чувствителност (различни оксиди).
Феромагнетици– вещества с повишена положителна чувствителност, в зависимост от напрежението и температурата (кристали на кобалт, никел и др.).
Диамагнети– имат свойството да се намагнитват в посока, обратна на външното поле, т.е. отрицателна стойностмагнитна чувствителност, независима от напрежението. При липса на поле това вещество няма да има магнитни свойства. Тези вещества включват: сребро, бисмут, азот, цинк, водород и други вещества.
Антиферомагнетици – имат балансиран магнитен момент, което води до ниска степен на намагнитване на веществото. При нагряване настъпва фазов преход на веществото, по време на който се проявяват парамагнитни свойства. Когато температурата падне под определена граница, такива свойства няма да се проявят (хром, манган).

Разглежданите магнити също се класифицират в още две категории:

Меки магнитни материали . Имат ниска коерцитивност. В магнитни полета с ниска мощност те могат да се наситят. По време на процеса на обръщане на намагнитването те изпитват незначителни загуби. В резултат на това такива материали се използват за производството на сърцевини на електрически устройства, работещи на променливо напрежение (, генератор,).
Твърд магнитенматериали. Имат повишена коерцитивна сила. За повторното им намагнитване е необходимо силно магнитно поле. Такива материали се използват при производството на постоянни магнити.

Магнитни свойства различни веществанамират приложение в технически проектии изобретения.

Магнитни вериги

Комбиниране на няколко магнитни веществанаречена магнитна верига. Те са подобни и се определят от подобни закони на математиката.

Работят на базата на магнитни вериги електроуреди, индуктивност, . В работещ електромагнит потокът протича през магнитна верига, направена от феромагнитен материал и въздух, който не е феромагнитен. Комбинацията от тези компоненти е магнитна верига. Много електрически устройства съдържат магнитни вериги в своя дизайн.

През миналия век различни учени изказаха няколко предположения за магнитното поле на Земята. Според една от тях полето се появява в резултат на въртенето на планетата около оста си.

Тя се основава на любопитния ефект на Барнет-Айнщайн, който е, че когато всяко тяло се върти, възниква магнитно поле. Атомите в този ефект имат свой собствен магнитен момент, докато се въртят около оста си. Ето как се появява магнитното поле на Земята. Тази хипотеза обаче не издържа на експериментално тестване. Оказа се, че полученото по такъв нетривиален начин магнитно поле е няколко милиона пъти по-слабо от реалното.

Друга хипотеза се основава на появата на магнитно поле поради кръговото движение на заредени частици (електрони) по повърхността на планетата. Тя също се оказа неплатежоспособна. Движението на електроните може да предизвика появата на много слабо поле и тази хипотеза не обяснява инверсията на магнитното поле на Земята. Известно е, че северните магнитен полюсне съвпада със северния географски.

Слънчев вятър и течения в мантията

Механизмът на образуване на магнитното поле на Земята и други планети слънчева системане е напълно проучен и все още остава загадка за учените. Една предложена хипотеза обаче обяснява доста добре инверсията и големината на индукцията на реалното поле. Тя се основава на работата на вътрешните течения на Земята и слънчевия вятър.

Вътрешните течения на Земята протичат в мантията, която се състои от вещества с много добра проводимост. Източникът на ток е ядрото. Енергията от ядрото към повърхността на земята се пренася чрез конвекция. По този начин в мантията има постоянно движение на материя, която образува магнитно поле според добре известния закон за движение на заредените частици. Ако свържем появата му само с вътрешни течения, се оказва, че всички планети, чиято посока на въртене съвпада с посоката на въртене на Земята, трябва да имат еднакво магнитно поле. Това обаче не е вярно. Северният географски полюс на Юпитер съвпада със северния му магнитен полюс.

Във формирането на магнитното поле на Земята участват не само вътрешни токове. Отдавна е известно, че той реагира на слънчевия вятър, поток от високоенергийни частици, идващи от Слънцето в резултат на реакции, протичащи на повърхността му.

Слънчевият вятър по своята същност е електрически ток (движение на заредени частици). Увлечен от въртенето на Земята, той създава кръгов ток, който води до появата на земното магнитно поле.

Магнитно поле- това е материалната среда, чрез която възниква взаимодействие между проводници с ток или движещи се заряди.

Свойства на магнитното поле:

Характеристики на магнитното поле:

За изследване на магнитното поле се използва тестова верига с ток. Той е малък по размер и токът в него е много по-малък от тока в проводника, създаващ магнитното поле. От противоположните страни на токопроводящата верига действат сили от магнитното поле, които са еднакви по големина, но насочени в противоположни посоки, тъй като посоката на силата зависи от посоката на тока. Приложните точки на тези сили не лежат на една и съща права линия. Такива сили се наричат няколко сили. В резултат на действието на двойка сили веригата не може да се движи транслационно; тя се върти около оста си. Характеризира се въртеливото действие въртящ момент.

, Къде л–лост няколко сили(разстояние между точките на прилагане на силите).

Тъй като токът в изпитвателната верига или площта на веригата се увеличава, въртящият момент на двойката сили ще се увеличи пропорционално. Съотношението на максималния момент на сила, действащ върху веригата с ток, към големината на тока във веригата и площта на веригата е постоянна стойност за дадена точка в полето. Нарича се магнитна индукция.

, Къде
-магнитен моментверига с ток.

Мерна единицамагнитна индукция - Тесла [T].

Магнитен момент на веригата– векторна величина, чиято посока зависи от посоката на тока във веригата и се определя от правило за десен винт: стиснете дясната си ръка в юмрук, насочете четири пръста по посока на тока във веригата, след което палецът ще покаже посоката на вектора на магнитния момент. Векторът на магнитния момент винаги е перпендикулярен на равнината на контура.

За посока на вектора на магнитната индукциявземете посоката на вектора на магнитния момент на веригата, ориентиран в магнитното поле.

Линия на магнитна индукция– права, чиято допирателна във всяка точка съвпада с посоката на вектора на магнитната индукция. Линиите на магнитната индукция са винаги затворени и никога не се пресичат. Линии на магнитна индукция на прав проводникс ток имат формата на кръгове, разположени в равнина, перпендикулярна на проводника. Посоката на линиите на магнитната индукция се определя от правилото на десния винт. Линии на магнитна индукция на кръгов ток(завои с ток) също имат формата на кръгове. Всеки елемент на бобина е с дължина
може да си представим като прав проводник, който създава собствено магнитно поле. За магнитните полета се прилага принципът на суперпозиция (независимо добавяне). Общият вектор на магнитната индукция на кръговия ток се определя като резултат от добавянето на тези полета в центъра на завоя съгласно правилото на десния винт.

Ако големината и посоката на вектора на магнитната индукция са еднакви във всяка точка на пространството, тогава магнитното поле се нарича хомогенен. Ако големината и посоката на вектора на магнитната индукция във всяка точка не се променят с времето, тогава такова поле се нарича постоянен.

величина магнитна индукциявъв всяка точка на полето е право пропорционална на силата на тока в проводника, създаващ полето, обратно пропорционална на разстоянието от проводника до дадена точка на полето, зависи от свойствата на средата и формата на проводника, създаващ полето.

, Къде
N/A 2; Gn/m – магнитна константа на вакуума,

-относителна магнитна проницаемост на средата,

-абсолютна магнитна проницаемост на средата.

В зависимост от стойността на магнитната проницаемост всички вещества се разделят на три класа:

С увеличаване на абсолютната пропускливост на средата се увеличава и магнитната индукция в дадена точка на полето. Съотношението на магнитната индукция към абсолютната магнитна пропускливост на средата е постоянна стойност за дадена поли точка, e се нарича напрежение.

.

Векторите на напрежението и магнитната индукция съвпадат по посока. Силата на магнитното поле не зависи от свойствата на средата.

Амперна мощност– силата, с която магнитното поле действа върху проводник с ток.

Къде л– дължина на проводника, - ъгълът между вектора на магнитната индукция и посоката на тока.

Посоката на силата на Ампер се определя от правило на лявата ръка: лявата ръка е разположена така, че компонентът на вектора на магнитната индукция, перпендикулярен на проводника, да влезе в дланта, четири удължени пръста са насочени по протежение на тока, след това палецът, огънат на 90 0, ще покаже посоката на силата на Ампер.

Резултатът от силата на Ампер е движението на проводника в дадена посока.

д ако = 90 0 , тогава F=max, ако = 0 0 , тогава F = 0.

Сила на Лоренц– силата на магнитното поле върху движещ се заряд.

, където q е зарядът, v е скоростта на движението му, - ъгълът между векторите на опън и скорост.

Силата на Лоренц винаги е перпендикулярна на векторите на магнитната индукция и скоростта. Посоката се определя от правило на лявата ръка(пръстите следват движението на положителния заряд). Ако посоката на скоростта на частицата е перпендикулярна на линиите на магнитна индукция на еднородно магнитно поле, тогава частицата се движи в кръг, без да променя кинетичната си енергия.

Тъй като посоката на силата на Лоренц зависи от знака на заряда, тя се използва за разделяне на зарядите.

Магнитен поток– стойност, равна на броя линии на магнитна индукция, които преминават през всяка област, разположена перпендикулярно на линиите на магнитна индукция.

, Къде - ъгълът между магнитната индукция и нормалата (перпендикуляра) към областта S.

Мерна единица– Вебер [Wb].

Методи за измерване на магнитния поток:

Промяна на ориентацията на сайта в магнитно поле (промяна на ъгъла)

Промяна на площта на верига, поставена в магнитно поле

Промяна в силата на тока, създаваща магнитно поле

Промяна на разстоянието на веригата от източника на магнитно поле

Промени в магнитните свойства на средата.

Е Арадей регистрира електрически ток във верига, която не съдържа източник, но се намира до друга верига, съдържаща източник. Освен това токът в първата верига възниква в следните случаи: при всяка промяна на тока във верига А, при относително движение на веригите, при въвеждане на железен прът във верига А, при движение на постоянен магнит относително към верига B. Насоченото движение на свободни заряди (ток) възниква само в електрическо поле. Това означава, че променящото се магнитно поле генерира електрическо поле, което задвижва свободните заряди на проводника. Това електрическо поле се нарича предизвиканиили вихър.

Разлики между вихрово електрическо поле и електростатично поле:

Източникът на вихровото поле е променящо се магнитно поле.

Линиите на напрегнатост на вихровото поле са затворени.

Работата, извършена от това поле за преместване на заряд по затворена верига, не е нула.

Енергийната характеристика на вихровото поле не е потенциалът, а индуцирана емф– стойност, равна на работата на външните сили (сили с неелектростатичен произход) за преместване на единица заряд по затворена верига.

.Измерено във волтове[IN].

Вихрово електрическо поле възниква при всяка промяна в магнитното поле, независимо дали има проводяща затворена верига или не. Веригата позволява само да се открие вихровото електрическо поле.

Електромагнитна индукция- това е появата на индуцирана ЕДС в затворена верига с всяка промяна в магнитния поток през нейната повърхност.

Индуцираната ЕДС в затворена верига генерира индуциран ток.

.

Посока на индукционния токопределя се от Правилото на Ленц: индуцираният ток е в такава посока, че създаденото от него магнитно поле противодейства на всяка промяна в магнитния поток, който генерира този ток.

Законът на Фарадей за електромагнитната индукция: Индуцираната ЕДС в затворен контур е право пропорционална на скоростта на промяна на магнитния поток през повърхността, ограничена от контура.

Т оки фуко– вихрови индукционни токове, които възникват в големи проводници, поставени в променящо се магнитно поле. Съпротивлението на такъв проводник е ниско, тъй като има голямо напречно сечение S, така че токовете на Фуко могат да бъдат големи по стойност, в резултат на което проводникът се нагрява.

Самоиндукция- това е появата на индуцирана ЕДС в проводник, когато силата на тока в него се промени.

Проводник, по който протича ток, създава магнитно поле. Магнитната индукция зависи от силата на тока, следователно собственият магнитен поток също зависи от силата на тока.

, където L е коефициентът на пропорционалност, индуктивност.

Мерна единицаиндуктивност – Хенри [H].

Индуктивностпроводник зависи от неговия размер, форма и магнитна пропускливост на средата.

Индуктивностнараства с увеличаване на дължината на проводника, индуктивността на един намотка е по-голяма от индуктивността на прав проводник със същата дължина, индуктивността на намотка (проводник с голям брой навивки) е по-голяма от индуктивността на един навивка , индуктивността на бобината се увеличава, ако в нея се постави железен прът.

Закон на Фарадей за самоиндукция:
.

Самоиндуцирана емфе право пропорционална на скоростта на промяна на тока.

Самоиндуцирана емфгенерира самоиндукционен ток, който винаги предотвратява промяната на тока във веригата, тоест, ако токът се увеличи, самоиндукционният ток се насочва в обратна посока, когато токът във веригата намалява, самоиндукционният ток се насочва в обратна посока; индукционният ток е насочен в същата посока. Колкото по-голяма е индуктивността на бобината, толкова по-голяма е самоиндуктивната ЕДС, която възниква в нея.

Енергия на магнитното полее равна на работата, която токът извършва, за да преодолее самоиндуцираната едс през времето, докато токът нараства от нула до максималната стойност.

.

Електромагнитни вибрации– това са периодични промени в заряда, силата на тока и всички характеристики на електрическите и магнитните полета.

Електрическа осцилаторна система(осцилиращ кръг) се състои от кондензатор и индуктор.

Условия за възникване на трептения:

Системата трябва да бъде изведена от равновесие, за това се дава заряд на кондензатора. Енергия на електрическото поле на зареден кондензатор:

.

Системата трябва да се върне в състояние на равновесие. Под въздействието на електрическо поле зарядът се прехвърля от една плоча на кондензатора към друга, тоест във веригата се появява електрически ток, който протича през намотката. С увеличаването на тока в индуктора възниква едс на самоиндукция; токът на самоиндукция е насочен в обратна посока. Когато токът в бобината намалява, токът на самоиндукция е насочен в същата посока. По този начин токът на самоиндукция се стреми да върне системата в състояние на равновесие.

Електрическото съпротивление на веригата трябва да е ниско.

Идеална осцилаторна вериганяма съпротивление. Вибрациите в него се наричат безплатно.

За всяка електрическа верига е изпълнен законът на Ом, според който ЕДС, действаща във веригата, е равна на сумата от напреженията във всички секции на веригата. В осцилаторната верига няма източник на ток, но в индуктора се появява самоиндуктивна ЕДС, която е равна на напрежението върху кондензатора.

Заключение: зарядът на кондензатора се променя според хармоничен закон.

Напрежение на кондензатора:
.

Сила на тока във веригата:
.

величина
- амплитуда на тока.

Разликата от таксата на
.

Период на свободни трептения във веригата:

енергия електрическо полекондензатор:

Енергия на магнитното поле на намотката:

Енергиите на електрическото и магнитното поле се променят по хармоничен закон, но фазите на техните колебания са различни: когато енергията на електрическото поле е максимална, енергията на магнитното поле е нула.

Обща енергия на трептящата система:
.

IN идеален контуробщата енергия не се променя.

По време на процеса на трептене енергията на електрическото поле се преобразува напълно в енергията на магнитното поле и обратно. Това означава, че енергията във всеки момент от времето е равна на максималната енергия на електрическото поле или на максималната енергия на магнитното поле.

Реален трептящ кръгсъдържа съпротива. Вибрациите в него се наричат избледняване.

Законът на Ом ще приеме формата:

При условие, че затихването е малко (квадратът на собствената честота на трептенията е много по-голям от квадрата на коефициента на затихване), логаритмичният декремент на затихване е:

При силно затихване (квадратът на естествената честота на трептене е по-малък от квадрата на коефициента на трептене):

Това уравнение описва процеса на разреждане на кондензатор в резистор. При липса на индуктивност няма да възникнат трептения. Съгласно този закон напрежението върху пластините на кондензатора също се променя.

Обща енергияв реална верига тя намалява, тъй като топлината се отделя в съпротивлението R по време на преминаването на тока.

Процес на преход– процес, който протича в електрическите вериги при преход от един работен режим към друг. Приблизително по време ( ), по време на което параметърът, характеризиращ преходния процес, ще се промени с e пъти.

За схема с кондензатор и резистор:
.

Теорията на Максуел за електромагнитното поле:

1 позиция:

Всяко променливо електрическо поле генерира вихрово магнитно поле. Променливото електрическо поле е наречено от Максуел ток на изместване, тъй като то, подобно на обикновения ток, причинява магнитно поле.

За да откриете тока на изместване, помислете за преминаването на ток през система, в която е свързан кондензатор с диелектрик.

Плътност на тока на отклонение:
. Плътността на тока е насочена по посока на промяната на напрежението.

Първото уравнение на Максуел:
- вихровото магнитно поле се генерира както от токове на проводимост (движещи се електрически заряди), така и от токове на изместване (променливо електрическо поле E).

2 позиция:

Всяко променливо магнитно поле генерира вихрово електрическо поле - основният закон на електромагнитната индукция.

Второто уравнение на Максуел:
- свързва скоростта на промяна на магнитния поток през всяка повърхност и циркулацията на вектора на силата на електрическото поле, който възниква едновременно.

Всеки проводник, по който протича ток, създава магнитно поле в пространството. Ако токът е постоянен (не се променя с времето), тогава свързаното с него магнитно поле също е постоянно. Променливият ток създава променящо се магнитно поле. Вътре в проводник, по който протича ток, има електрическо поле. Следователно променящото се електрическо поле създава променящо се магнитно поле.

Магнитното поле е вихрово, тъй като линиите на магнитна индукция винаги са затворени. Големината на напрегнатостта на магнитното поле H е пропорционална на скоростта на промяна на напрегнатостта на електрическото поле . Посока на вектора на напрегнатост на магнитното поле свързани с промени в напрегнатостта на електрическото поле Правило на десния винт: стиснете дясната си ръка в юмрук, насочете палеца си в посоката на промяната в силата на електрическото поле, тогава свитите 4 пръста ще покажат посоката на линиите на силата на магнитното поле.

Всяко променящо се магнитно поле създава вихрово електрическо поле, чиито линии на напрежение са затворени и разположени в равнина, перпендикулярна на силата на магнитното поле.

Големината на интензитета E на вихровото електрическо поле зависи от скоростта на промяна на магнитното поле . Посоката на вектора E е свързана с посоката на промяна в магнитното поле H по правилото на левия винт: стиснете лявата си ръка в юмрук, насочете палеца си в посоката на промяната в магнитното поле, свитите четири пръста ще показват посоката на линиите на интензитет на вихровото електрическо поле.

Съвкупността от взаимосвързани вихрови електрически и магнитни полета представлява електромагнитно поле. Електромагнитното поле не остава в точката на възникване, а се разпространява в пространството под формата на напречна електромагнитна вълна.

Електромагнитна вълна– това е разпространението в пространството на свързани помежду си вихрови електрически и магнитни полета.

Условие за възникване на електромагнитна вълна– движение на заряда с ускорение.

Уравнение на електромагнитната вълна:

- циклична честота на електромагнитните трептения

t – времето от началото на трептенията

l – разстоянието от източника на вълната до дадена точка в пространството

- скорост на разпространение на вълната

Времето, необходимо на една вълна да премине от своя източник до дадена точка.

Векторите E и H в електромагнитна вълна са перпендикулярни един на друг и на скоростта на разпространение на вълната.

Източник на електромагнитни вълни– проводници, през които протичат бързопроменливи токове (макроемитери), както и възбудени атоми и молекули (микроемитери). Колкото по-висока е честотата на трептене, толкова по-добри електромагнитни вълни се излъчват в пространството.

Свойства на електромагнитните вълни:

Всички електромагнитни вълни са напречен

В хомогенна среда електромагнитни вълни се разпространяват с постоянна скорост, което зависи от свойствата на околната среда:

- относителна диелектрична проницаемост на средата

- диелектрична константа на вакуум,
F/m, Cl2/nm2

- относителна магнитна проницаемост на средата

- магнитна константа на вакуума,
N/A 2; Gn/m

Електромагнитни вълни отразено от препятствия, погълнато, разпръснато, пречупено, поляризирано, дифрактирано, интерферирано.

Обемна енергийна плътностЕлектромагнитното поле се състои от обемните енергийни плътности на електрическото и магнитното поле:

Плътност на вълновия енергиен поток - интензитет на вълната:

-Вектор на Умов-Пойнтинг.

Всички електромагнитни вълни са подредени в поредица от честоти или дължини на вълните (
). Този ред е скала на електромагнитните вълни.

Нискочестотни вибрации. 0 – 10 4 Hz. Получава се от генератори. Те излъчват лошо

Радиовълни. 10 4 – 10 13 Hz.

Те се излъчват от твърди проводници, пренасящи бързо променливи токове.Инфрачервено лъчение

– вълни, излъчвани от всички тела при температури над 0 K, дължащи се на вътрешноатомни и вътрешномолекулни процеси.Видима светлина

– вълни, които действат върху окото, предизвиквайки зрително усещане. 380-760 nmУлтравиолетова радиация

. 10 – 380 nm. Видимата светлина и UV се появяват, когато движението на електроните във външните обвивки на атома се промени.Рентгеново лъчение

. 80 – 10 -5 nm. Възниква, когато движението на електроните във вътрешните обвивки на атома се промени.Гама радиация