26 Вихревые токи Закон электромагнитной индукции Вихревые

26. Вихревые токи. Закон электромагнитной индукции

Вихревые токи. Вихревое электрическое поле. 1. Рассмотренные нами ранее опыты Фарадея, другие экспериментальные данные ( «висящие кольца» , «летающая катушка» и др. ) позволяют сделать вывод о том, что возникающая ЭДС индукции никак не связана с изменением свойств вещества в магнитном поле. 2. Под воздействием изменяющегося магнитного поля в веществе возникает электрическое поле, которое и перемещает заряды, создавая индукционный ток.

3. Возникающее электрическое поле не является потенциальным, так как для любого потенциального поля должно выполняться соотношение а в данном случае возникает ЭДС индукции, создаваемая силами этого поля, поэтому Выводы: 1. При изменении магнитного потока с течением времени возникает вихревое электрическое поле. 2. Возникновение вихревого электрического поля связано с наличием изменяющегося магнитного потока (а не, например, со свойствами вещества в магнитном поле).

Выразим магнитный поток через вектор магнитной индукции. Применим теорему Стокса.

26. 1. Ток смещения.

Ток смещения. Если в цепи постоянного тока последовательно с лампой включить конденсатор, то тока в цепи не будет и лампа не горит. Если в цепи переменного тока последовательно с лампой включить конденсатор, то в цепи течёт ток и лампа горит. Почему? При подключении конденсатора к переменному напряжению заряд на обкладках конденсатора будет изменяться пропорционально напряжению Изменение заряда конденсатора можно связать с протеканием некоторого тока: Величина заряда конденсатора - поверхностная плотность заряда на обкладках, S - площадь обкладок конденсатора.

С изменением поверхностной плотности заряда на обкладках связано изменение напряжённости и индукции электрического поля (электрического смещения) в конденсаторе: Таким образом, сила тока, связанного с изменением заряда конденсатора Возникновение этого тока связано также с возникновением переменного электрического поля. Плотность этого тока Этот ток называют током смещения, так как он связан с изменением вектора электрического смещения (электрической индукции) в конденсаторе.

Электрическое поле, возникающее в конденсаторе, приводит к возникновению переменного магнитного поля вокруг (вблизи) конденсатора, как это происходит при протекании тока. Это поле можно обнаружить в эксперименте. Током смещения называют переменное электрическое поле, порождающее вихревое магнитное поле. Полный ток в цепи можно представить, как сумму тока проводимости и тока смещения. При этом плотность полного тока

Обобщим полученный результат. Пусть ток течёт в некоторой среде. Выберем внутри этой среды замкнутую поверхность произвольной формы. Площадь поверхности равна S. Изменение заряда внутри поверхности (величина заряда, вышедшего изнутри поверхности) - плотность заряда. Преобразуем левую часть этого уравнения, используя теорему Гаусса.

Мы получили уравнение непрерывности, описывающее закон сохранения электрического заряда. Это уравнение справедливо для тока любой природы, связанного с любым изменением заряда внутри замкнутой поверхности, в том числе с поляризацией диэлектрика внутри конденсатора. Таким образом, действительно можно считать, что ток смещения существует. Следовательно, можно переписать и теорему о циркуляции.

Теорема о циркуляции: Закон полного тока. Теорема о циркуляции в интегральной форме:

26. 2. Система уравнений Максвелла.

Система уравнений Максвелла. Интегральная форма. Дифференциальная форма. Материальные уравнения.

Первая пара. Физический смысл уравнений Максвелла. Вторая пара. Первое уравнение. Закон электромагнитной индукции. Изменяющееся во времени магнитное поле порождает вихревое электрическое поле. Второе уравнение. В природе не существует точечных магнитных зарядов. Силовые линии магнитного поля замкнуты. Первое уравнение. Закон полного тока. Источником вихревого магнитного поля являются токи проводимости и изменяющееся электрическое поле. Второе уравнение. Источником электрического поля являются точечные электрические заряды.