Магнетизм. Переменный ток. (Лекция 5)

Магнитное поле
Взаимодействие полюсов магнитов:
а) отталкивание одноимённых полюсов;
6) притяжение разноимённых полюсов
Магнитное поле постоянного магнита:
а) железные о пилки в поле постоянного магнита;
6) магнитные стрелки в поле постоянного магнита
Опыт Эрстеда явился прямым доказательством взаимосвязи электричества
и магнетизма: электрический ток оказывает магнитное
действие.

Вектор магнитной индукции
Индукция магнитного поля В - векторная физическая величина, характеризующая магнитное поле.
Определение направления вектора индукции :
по правилу буравчика;
Единица магнитной индукции - тесла (1 Тл):
1 Тл = 1 Н/(А • м).

Линии магнитной индукции.
Линии магнитной индукции - линии, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора магнитной индукции в этой точке.
Линии магнитной индукции замкнуты:
они не имеют начала и конца, т. е .. Магнитное поле является вихревым. Это означает, что магнитное поле (в отличие от электрического) не имеет источников: магнитных зарядов (подобных электрическим)
не существует.
Плоскость орбиты электрона в атоме. В0 - индукция собственного магнитного поля, созданного орбитальным током I

Действие магнитного поля на проводник с током. Закон Ампера
Закон Ампера
Сила, с которой магнитное поле действует на помещённый в него отрезок проводника с током, равна произведению силы тока, модуля вектора магнитной индукции, длины отрезка проводника и синуса угла между направлениями тока и магнитной индукции:

Действие магнитного поля на движущиеся заряженные частицы
Сила Лоренца - сила, действующая на движущуюся заряженную
частицу со стороны магнитного поля:
Если кисть левой руки расположить так, что четыре вытянутых пальца указывают направление скорости положительного заряда (или противоположное скорости отрицательного заряда), а составляющая вектора магнитной индукции, перпендикулярная скорости частицы, входит в ладонь, то отогнутый (в плоскости ладони) на 90°большой палец покажет направление силы, действующей на данный заряд

Заряженная частица, влетающая в однородное магнитное поле параллельно линиям магнитной индукции, движется равномерно вдоль этих линий.
Заряженная частица, влетающая в однородное магнитное поле в плоскости, перпендикулярной линиям магнитной индукции, движется в этой плоскости по окружности.

Магнитный поток.
Энергия магнитного поля тока
Магнитный поток (поток магнитной индукции) -через поверхность площадью ΔS - физическая величина, равная
скалярному произведению вектора магнитной индукции на
вектор площади:
Единица магнитного потока - вебер (1 Вб).
L - Индуктивность контура (или коэффициент самоиндукции) - физическая величина, равная коэффициенту пропорциональности между магнитным потоком через площадь, ограниченную контуром проводника, и силой тока в контуре.
- Энергия магнитного поля W m, накапливаемая в катушке с индуктивностью L при силе тока в ней I:

Электромагнитная индукция.
В проводнике, движущемся в магнитном поле, возникает разность потенциалов, или ЭДС индукции:
Направление индукционного тока (так же как и величина ЭДС индукции) считается положительным, если оно совпадает с выбранным направлением обхода контура , и отрицательным, если оно противоположно направлению обхода контура.

Закон Фарадея

Векторные диаграммы для описания переменных токов и напряжений.

Резистор в цепи переменного тока
Пусть напряжение на концах резистора изменяется по закону:
В соответствии с законом Ома сила тока в резисторе будет:
Где - - амплитудное значение силы тока
Напряжение и сила ока в резисторе совпадают по фазе в любой момент времени!

Конденсатор в цепи переменного тока
Пусть напряжение на обкладках конденсатора изменяется по закону:
Тогда заряд на обкладках конденсатора меняется по закону:
Следовательно, сила тока:
Для изображения силы тока на векторной диаграмме удобно представить данное
выражение в виде: Колебания силы тока в цепи конденсатора _______________________________________________опережают напряжение по фазе на π/2
Реактивное сопротивление конденсатора
(емкостное сопротивление):