ЭНЕРГИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ТОКА

ЭНЕРГИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ТОКА

Найдем энергию, которой обладает электрический ток в проводнике. Согласно закону сохранения энергии энергия магнитного поля, созданного током, равна той энергии, которую должен затратить источник тока (гальванический элемент, генератор на электростанции и др.) на создание тока.

ЭНЕРГИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ТОКА

доказательство наличия энергии магнитного поля


При прекращении тока эта энергия выделяется в той или иной форме. Выясним, почему же для создания тока необходимо затратить энергию, т. е. необходимо совершить работу. Объясняется это тем, что при замыкании цепи, когда ток начинает нарастать, в проводнике появляется вихревое электрическое поле, действующее против того электрического поля, которое создается в проводнике благодаря источнику тока. Для того чтобы сила тока стала равной /, источник тока должен совершить работу против сил вихревого поля.

 

Эта работа идет на увеличение энергии магнитного поля тока. При размыкании цепи ток исчезает и вихревое поле совершает положительную работу. Запасенная током энергия выделяется. Это обнаруживается по мощной искре, возникающей при размыкании цепи с большой индуктивностью. меняется со ?временем, оно порождает магнитное поле.

 

 

Линии магнитной индукции этого поля охватывают линии напряженности электрического поля (рис. 48), подобно тому как линии напряженности электрического поля охватывают линии индукции переменного магнитного поля. Но теперь при возрастании напряженности электрического поля направление вектора индукции В возникающего магнитного поля образует правый винт с направлением вектора Е .

Эне?ргия электромагни?тного по?ля — энергия, заключенная в электромагнитном поле[источник не указан 2505 дней]. Сюда же относятся частные случаи чистого электрического и чистого магнитного поля. Материал из Википедии — свободной энциклопедии

При убывании напряженности электрического поля на- правление вектора магнитной индукции В образует с направлением вектора Е левый винт. Согласно гипотезе Максвелла магнитное поле, например, при зарядке конденсатора после замыкания ключа создается не только током в проводнике, но и изменяющимся электрическим полем, существующим в пространстве между обкладками конденсатора (рис. 49).

 

Причем изменяющееся электрическое поле создает такое же магнитное поле, как если бы между обкладками существовал электрический ток, такой же, как в проводнике. Справедливость гипотезы Максвелла была доказана экспериментальным обнаружением электромагнитных волн. Электромагнитные волны существуют только потому, что переменное магнитное поле порождает переменное электрическое поле, которое, в свою очередь, порождает переменное магнитное поле и т. д.

 

Электромагнитное поле. После открытия взаимосвязи между изменяющимися электрическим и магнитным полями стало ясно, что эти поля не существуют обособленно, независимо одно от другого. Нельзя создать переменное магнитное поле без того, чтобы одновременно в пространстве не возникло и электрическое поле. И наоборот, переменное электрическое поле не может существовать без магнитного.

Работа электрического поля примеры решения задач

Не менее важно, что электрическое поле без магнитного или магнитное без электрического могут существовать лишь по отношению к определенной системе отсчета. Так покоящимся заряд создает только электрическое поле (рис. 50). Но ведь заряд покоится лишь относительно определенной системы отсчета. Относительно других систем отсчета он может двигаться и, следовательно, создавать и магнитное поле (рис. 51).

 

 

Точно так же в системе отсчета, связанной с магнитом, обнаруживается лишь магнитное поле. Но движущийся относительно магнита наблюдатель обнаружит и электрическое поле. Дело в том, что в системе отсчета, движущейся относительно магнита, магнитное поле будет меняться с течением времени по мере приближения наблюдателя к магниту или удаления от него.

 

 

Переменное же во времени магнитное поле порождает вихревое электрическое поле. Значит, утверждение, что в данной точке пространства существует только электрическое или только магнитное поле, бессмысленно, если не указать, по отношению к какой системе отсчета эти поля рассматриваются. Отсутствие электрического поля в системе отсчета, содержащей покоящийся магнит, совсем не означает, что электрического поля нет вообще.

 

По отношению к любой движущейся относительно магнита системе отсчета это поле может быть обнаружено. Электрические и магнитные поля — проявление единого целого — электромагнитного поля. Электромагнитное поле — особая форма материи, осуществляющая взаимодействия между заряженными частицами. Оно существует реально, т. е. независимо от нас, от наших знаний о нем.

связь энергии магнитного поля с характеристиками


Но в зависимости от того, в какой системе отсчета рассматриваются электромагнитные процессы, проявляются те или иные стороны единого целого — электромагнитного поля. Все инерциальные системы отсчета равноправны. Поэтому ни одному из обнаруживаемых проявлений электромагнитного поля не может быть отдано предпочтение. Согласно гипотезе Максвелла переменное электрическое поле порождает магнитное поле. Электромагнитное поле — единое целое: в зависимости от системы отсчета проявляются те или иные свойства поля. 1.

 

В результате каких процессов возникает магнитное поле! 2. Почему утверждение о том, что в данной точке пространства существует только электрическое поле или только магнитное поле, не является вполне определенным!

 

Понятие работы
перемещение заряда
34 98
0 = 56% 2 = 31%

 

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

 

1. Прямоугольный контур ABCD перемещается поступательно в магнитном поле тока, текущего по прямолинейному длинному проводнику (рис. 52).

 

 

Определите направление тока, индуцированного в контуре, если контур удаляется от провода. Какие силы действуют на контур? Решение. Вектор магнитной индукции В магнитного поля тока / направлен перпендикулярно плоскости контура от нас. При удалении контура от провода магнитный поток через площадку ABCD убывает (ДФ 0). Следовательно, вектор магнитной индукции В магнитного поля тока /, согласно правилу Ленца направлен от нас, как и вектор В. Применяя правило буравчика, найдем, что индукционный ток в контуре направлен по часовой стрелке. О / О Взаимодействие тока в контуре * с прямолинейным током приводит к появлению сил, действующих на А__в проводники контура.

 

 

Применив правило левой руки, можно выяснить, что эти силы, во-первых, растягивают рамку, стремясь увеличить площадь контура, и, во-вторых, со- D С здают результирующую силу, на- Рис 52 правленную к прямолинейному проводнику. Оба действия «стремятся» воспрепятствовать уменьшению магнитного потока через контур. 2. Кольцо из сверхпроводника помещено в однородное магнитное поле, индукция которого нарастает от нуля до В0. Плоскость кольца перпендикулярна линиям индукции поля. Определите силу индукционного тока, возникающего в кольце.

 

 

Радиус кольца равен г, индуктивность L. Решение. Так как сопротивление кольца равно нулю, то и суммарная электродвижущая сила в нем должна быть равна нулю. Иначе сила тока согласно закону Ома станет бесконечной. Следовательно, изменение магнитного потока внешнего магнитного поля равно по модулю и противоположно по знаку изменению магнитного потока, созданного индукционным током: ДФ=/А/. Учитывая, что поток Ф0 нарастает от 0 до лгВ( О до /, получим Отсюда а индукционный ток меняется при этом от rer2fl0=L/. , лг2Вп УПРАЖНЕНИЕ 2 1. Ключ (см. рис. 33, а) только что замкнули.

 

 

Ток в нижней катушке направлен против часовой стрелки, если смотреть сверху. Каково направление тока в верхней катушке при условии, что она неподвижна? 2. Магнит (см. рис. 34, б) выдвигают из катушки. Определите направление индукционного тока в катушке. 3. Определите направление индукционного тока в сплошном кольце, к которому подносят магнит (см. рис. 37). 4. Сила тока в проводнике ОО (см. рис. 52) убывает. Найдите направление индукционного тока в неподвижном контуре ABCD и направления сил, действующих на каждую из сторон контура. 5.

 

 

Металлическое кольцо может свободно двигаться по сердечнику катушки, включенной в цепь постоянного тока (рис. 53). Что будет происходить в моменты замыкания и размыкания цепи? 6. Сила тока в катушке нарастает прямо пропорционально времени. Каков характер зависимости силы тока от времени в другой катушке, индуктивно связанной с первой? 7. В каком случае колебания стрелки магнитоэлектрического прибора затухают быстрее: когда клеммы прибора замкнуты накоротко или когда разомкнуты? 8. Магнитный поток через контур проводника сопротивлением 3- 1(Г2 Ом за 2 с изменился на 1,2 • 10 2 Вб. Найдите силу тока в проводнике, если изменение потока происходило равномерно. 9.

 

 

Самолет летит горизонтально со скоростью 900 км/ч. Найдите разность потенциалов, возникающую между концами его крыльев, если модуль вертикальной составляющей магнитной индукции земного магнитного поля 5- 10 5 Тл, а размах крыльев 12 м. 10. В катушке индуктивностью 0,15 Гн и очень малым сопротивлением г сила тока равна 4 А. Параллельно катушке присоединили резистор сопротивлением /?JS>r. Какое количество теплоты выделится в катушке и в резисторе после быстрого отключения источника тока? Информация расположенная на данном сайте несет информационный характер