- •Закон сохранения заряда. Закон Кулона.
- •Электрическое поле. Напряжённость электрического поля. Принцип суперпозиции электрических полей. Графическое изображение электрических полей.
- •Поле двух бесконечных параллельных разноименно заряженных плоскостей
- •1. Поле равномерно заряженной сферической поверхности
- •2. Поле объемно заряженного шара
- •3. Поле равномерно заряженной бесконечной плоскости
- •4. Поле равномерно заряженного бесконечного цилиндра (нити)
- •6. Работа сил электростатического поля в случае двух точечных зарядов. Потенциал. Потенциал поля, создаваемого системой точечных зарядов.
- •7.Циркуляция вектора напряженности электрического поля. Связь между напряжённостью электростатического поля и потенциалом.
- •8.Эквипотенциальные поверхности, их связь с силовыми линиями.
- •9.Проводники и диэлектрики. Заряженный проводник. Проводник во внешнем электрическом поле.
- •10. Электроёмкость, конденсаторы. Электроёмкость проводящего шара. Ёмкость плоского конденсатора, сферического конденсатора, цилиндрического конденсатора.
- •После интегрирования получим
- •9.2. Параллельное соединение конденсаторов
- •Энергия заряженного конденсатора
- •3.2. Напряженность электростатического поля двух
- •3.3. Поле равномерно заряженной сферической поверхности
- •Электрический диполь
- •Поляризация диэлектрика
- •Электрическое поле в диэлектриках
- •17.Теорема Гаусса для поля вектора поляризации. Теорема Гаусса для поля вектора электрического смещения. Связь между векторами d и e.
- •Сила тока, плотность тока
- •Уравнение непрерывности
- •Закон Ома для однородного участка цепи
- •20,Сторонние силы. Закон Ома для неоднородного участка цепи.
- •21,Работа, мощность, кпд источника тока. Тепловое действие тока. Закон Джоуля-Ленца.
- •22,Переходные процессы в конденсаторах. Правила Кирхгофа.
- •Закон Ома для неоднородного участка цепи запишем в виде
- •Первое правило Кирхгофа
- •23,Источники магнитного поля. Сила взаимодействия, движущихся зарядов.
- •24,Магнитное поле движущего заряда. Магнитный поток.
- •26,Магнитное поле соленоида. Проводник с током в магнитном поле. Взаимодействие параллельных токов. Движение заряженных частиц в магнитном поле. Магнитное поле соленоида
- •27. Закон Био-Савара-Лапласа. Момент сил, действующий на контур с током. Работа перемещения контура с током в магнитном поле.
- •28. Закон электромагнитной индукции. Индуктивность. Явление самоиндукции.
- •3.18. Индуктивность
- •29. Вектор намагничивания. Циркуляция вектора j. Циркуляция вектора н.
- •30. Ток смещения. Уравнения Максвелла в интегральной форме.
- •Свойства уравнений Максвелла:1. Уравнения Максвелла линейны.
- •32. Электромагнитные волны. Поток энергии электромагнитного поля (Вектор Умова-Пойтинга).
- •33. Проводники, диэлектрики и полупроводники в зонной теории. Примесные полупроводники. Понятие сверхпроводимости. Проводники, диэлектрики и полупроводники в зонной теории
- •9.13. Понятие о сверхпроводимости
- •34. Типы магнетиков (Диамагнетизм, парамагнетизм, ферромагнетизм, понятие о петле гистерезиса, применение магнетиков).
- •Парамагнетизм
- •Ферромагнетизм
- •Применение магнетиков
26,Магнитное поле соленоида. Проводник с током в магнитном поле. Взаимодействие параллельных токов. Движение заряженных частиц в магнитном поле. Магнитное поле соленоида
Соленоидом называют катушку с током, витки которой намотаны вплотную друг к другу на цилиндрический каркас (рис. 6.9). Если длина соленоида много больше его диаметра, то магнитное поле снаружи его практически равно нулю. Магнитное поле внутри соленоида можно считать однородным.
Силовые линии магнитного поля направлены вдоль оси, причем вектор составляет с направлением тока в соленоиде правовинтовую систему.
Рис.
6.9
Пусть прямоугольный контур охватывает n витков (n число витков на единицу длины соленоида, т. е. n , где N полное число витков соленоида; длина соленоида, витки с током которого охвачены прямоугольным контуром). Циркуляция вектора по данному контуру .
Контур охватывает суммарный ток .
Согласно теореме о циркуляции , имеем В = 0nI.
Следовательно, индукция магнитного поля внутри соленоида В = 0nI где nI число ампервитков.
Сила , действующая на элемент длины проводника с током в неоднородном магнитном поле (рис. 6.10) ,
Рис.
6.10
или dF = IdВsin. (6.35)
Формулы (6.34), (6.35) называют законом Ампера.
Интегрируя эти выражения по элементам тока, находим силу Ампера, действующую на линейный или объемный участок проводника с током (при условии, что ток течет по тонкому проводнику,
jdV = Id),
Рис.
6.11
Направление силы Ампера можно найти по правилу правого винта или по правилу левой руки (рис. 6.11). В однородном магнитном поле сила Ампера
F = I Bsin, (6.37)
где угол между проводником и .
Рис.
6.12
Индукция магнитного поля проводника с током I1
(6.38)
По закону Ампера на проводник с током I2 действует сила . (6.39)
На основании третьего закона Ньютона (рис. 6.12).
С учетом (6.38) формулу (6.39) перепишем в виде . (6.40)
Так как проводники бесконечной длины, найдем силу, действующую на единицу длины проводника, в виде . (6.41)
Полученную формулу (6.41) используют для определения в Си единицы силы тока ампера (А).
За единицу силы тока принимают ток, равный 1 А, текущий по двум параллельным бесконечной длины тонким проводам ничтожно малого сечения, находящимися на расстоянии одного метра в вакууме, взаимодействующими между собой с силой 2107 Н на единицу длины.
Если ток течет по проводам в противоположных направлениях, то они отталкиваются друг от друга.
Пусть заряженная частица влетает со скоростью в однородное магнитное поле под углом к силовой линии (рис. 6.17). Разложим скорость на составляющие и , т. е. = + , где v = vsin, v = vcos.
На заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле, действует сила Лоренца
или . (6.55)
При = 0о F = 0 (), т. е. если заряженная частица движется вдоль силовой линии, на нее не действует сила Лоренца, и она продолжает двигаться равномерно и прямолинейно (v =const). При = 90о, , F = q vB. Под действием максимальной силы Лоренца частица описывает окружность радиуса R, т. е. , или = q vB. Следовательно, . (6.56)
Заряженная частица движется по окружности равномерно с постоянной угловой скоростью (В = const, q = const, v = const), поэтому можно найти период ее обращения Т =, где , т. е. . (6.57)
Следовательно, при v << c период обращения частицы по окружности не зависит от скорости ее движения. Направление силы Лоренца зависит не только от направлений вектора скорости и вектора индукции магнитного поля , но и от знака движущегося заряда и определяется по правилу правого винта (рис. 6.18).
Рис.
6.18
Если заряженная частица движется в неоднородном магнитном поле в сторону более сильного поля, то она навивается на силовую линию. А радиус и период обращения уменьшаются.
Рис.
6.19
, (6.59)