УЧЕБНЫЙ МОДУЛЬ № 5 «МАГНИТОСТАТИКА» МАГНИТОСТАТИКА 1. «МАГНИТНОЕ ПОЛЕ» 2. «ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ. • Контур с током в магнитном поле. МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ВЕЩЕСТВА» • Магнитный момент. Механический момент • ЭДС электромагнитной индукции. Закон Фарадея. Потокосцепление. • Вектор магнитной индукции. Линии индукции • Электронная теория электромагнитной • Поток вектора магнитной индукции. Теорема индукции. Гаусса • Самоиндукция, индуктивность. • Закон Ампера. Магнитное взаимодействие токов • Энергия магнитного поля. • Напряженность магнитного поля. Закон Био– Савара– Лапласа. Принцип суперпозиции • Токи при замыкании и размыкании цепи • Работа по перемещению проводника с током в • Магнитные свойства вещества. магнитном поле • Переменный ток. Основные законы и • Действие магнитного поля на движущийся заряд. понятия. Токи Фуко. • Эффект Холла (самостоятельно) • Принцип работы электроизмерительных приборов. • Теорема о циркуляции ВОПРОСЫ, ВЫНОСИМЫЕ НА 3. «ОСНОВЫ ТЕОРИИ МАКСВЕЛЛА» • Гипотеза Максвелла о вихревом электрическом поле. САМОСТОЯТЕЛЬНОЕ Первое уравнение Максвелла ИЗУЧЕНИЕ • Ток смещения. Второе уравнение Максвелла • Эффект Холла • Третье и четвертое уравнения • Сила Лоренца • Полная система уравнений Максвелла для • Ускорители элементарных частиц электромагнитного поля
Переменный электрический ток При равномерном вращении рамки в однородном магнитном поле в ней возникает переменная ЭДС, изменяющаяся по гармоническому закону. Электрический ток, меняющийся во времени
Вихревые токи (токи Фуко). Индукционный ток возникает не только в линейных проводниках, но и в массивных сплошных проводниках, помещенных в переменное магнитное поле. Эти токи замкнуты в толще проводника и называются вихревыми или токами Фуко. Токи Фуко подчиняются правилу Ленца. Поэтому массивные проводники тормозятся в магнитном поле. Тепло, выделяемое токами Фуко, используется в индукционных металлургических печах. Вихревые токи вызывают сильное нагревание проводников. Сердечники трансформаторов и магнитные цепи электрических машин собирают из тонких пластин, изолированных друг от друга
Вихревые токи. Скин-эффект. Вихревые токи возникают и в самом проводнике, по которому течет переменный ток, что приводит к неравномерному распределению тока по сечению проводника – вытеснение токов высокой частоты в приповерхностные области проводника. Это явление называется электрическим скин- эффектом. Взаимодействие вихревых токов с высокочастотным магнитным полем приводит к неравномерному распределению магнитного потока по сечению магнитопроводов — вытеснение магнитного потока из объема в приповерхностные области проводника. Это явление называется магнитным скин-эффектом.
Принцип работы электроизмерительных приборов Электроизмерительным прибором называется устройство, предназначенное для измерения в установленных единицах числового значения той или иной величины Измерительная цепь преобразует измеряемую величину x в некоторую промежуточную электрическую величину y , связанную с ней функционально y=f(x). Измерительный механизм преобразует подведенную к нему электрическую энергию в механическую, которая вызывает перемещение его подвижной части относительно неподвижного основания. . Электромеханические приборы подразделяются на ряд систем Магнитоэлектрическая Электромагнитная Электродинамическая Электростатическая тепловая Вибрационная
Принцип работы электроизмерительных приборов I. Магнитоэлектрический измерительный механизм 1. Полюсные наконечники 2. Цилиндрический сердечник 3. Постоянный магнит 4. Подвижная рамка 5. Стрелка 6. Пружина Постоянная прибора (чувствительность измерительного механизма)
Принцип работы электроизмерительных приборов Баллистический гальванометр Ток, как функция времени Постоянная баллистического маятника
Принцип работы электроизмерительных приборов Веберметр Баллистический гальванометр II. Электромагнитные измерительные механизмы
Принцип работы электроизмерительных приборов III. Механизмы электродинамической системы
Система уравнений Максвелла для электромагнитного поля. 1. Вихревое электрическое поле. всякое переменное магнитное поле возбуждает в окружающем пространстве электрическое поле, которое и является причиной возникновения индукционного тока в контуре (первое основное положение теории Максвелла). Суммарное электрическое поле складывается из электрического поля, создаваемого зарядами Eq и вихревого электрического поля EB. Поскольку циркуляция Eq равна нулю, то циркуляция суммарного поля: Это — первое уравнение системы уравнений Максвелла для электромагнитного поля.
Система уравнений Максвелла для электромагнитного поля. 2. Ток смещения. аналогично магнитному полю и всякое изменение электрического поля вызывает в окружающем пространстве вихревое магнитное поле (второе основное положение теории Максвелла). Поскольку магнитное поле есть основной, обязательный признак всякого тока, то Максвелл назвал переменное электрическое поле током смещения, в отличие от тока проводимости, обусловленного движением заряженных частиц. Плотность тока смещения Максвелл ввел понятие полного тока, равного сумме токов проводимости и смещения. Полный ток всегда замкнут Если в проводнике имеется переменный ток, то внутри проводника существует переменное электрическое поле, существует и ток проводимости, и ток смещения, а магнитное поле проводника определяется суммой этих двух токов.
Система уравнений Максвелла для электромагнитного поля. 3. Обобщенная теорема о циркуляции вектора H представляет собой второе уравнение системы уравнений Максвелла для электромагнитного поля.
ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ Система уравнений Максвелла для электромагнитного поля. 4. Третье уравнение системы уравнений Максвелла для электромагнитного поля это теорема Гаусса для поля D. 5. Четвертое уравнение Максвелла — это теорема Гаусса для поля B: 6. Полная система уравнений Максвелла - в интегральной форме материальные соотношения:
ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ Система уравнений Максвелла для электромагнитного поля. 7. Полная система уравнений Максвелла - в дифференциальной форме 8 скалярных уравнений с 12 переменными. 17 скалярных уравнений с 12 переменными 18 скалярных уравнений с 16 переменными
Система уравнений Максвелла для электромагнитного поля. 8. Следствия уравнений Максвелла источниками электрического поля являются либо электрические заряды, либо изменяющиеся во времени магнитные поля могут возбуждаться либо движущимися электрическими зарядами (токами), либо переменными электрическими полями переменное магнитное поле всегда связано с порождаемым им электрическим полем, а переменное электрическое поле всегда связано с порождаемым им магнитным, т. е. электрическое и магнитное поля неразрывно связаны друг с другом — они образуют единое электромагнитное поле.
Система уравнений Максвелла для электромагнитного поля. 9. Уравнения Максвелла для стационарных полей (E = const и B = const)
Система уравнений Максвелла для электромагнитного поля. 1. Уравнения Максвелла. Вихревое электрическое поле. 2. Уравнения Максвелла. Ток смещения. 3. Полная система уравнений Максвелла. Следствия
Скачать презентацию УЧЕБНЫЙ МОДУЛЬ 5 МАГНИТОСТАТИКА МАГНИТОСТАТИКА 1 МАГНИТНОЕ
МОДУЛЬ 5.2 Электромагнетизм (2009).ppt