Смекни!
smekni.com

Физика (стр. 9 из 9)

См. (2), (2.1)

n-концентрация носителей.

Сила Ампера (6) есть сумма сил Лоренца.

Сила Лоренца

.

Направление силы Лоренца для положительного заряда совпадает с направлением векторного произведения

, для отрицательного - противоположно ему.

Движение заряженной частицы в однородном магнитном поле

7.1.1

Линии индукции направлены за чертеж, В = const.

Ускорение, по (6)

,

нормальное ускорение.

Из (10.1)

.

Частица движется по окружности такого радиуса:

.

Время одного оборота:

.

Т не зависит от v!

Поток вектора магнитной индукции (магнитный поток)

Повторить (4.1)

Для однородного

Поток вектора

через бесконечно малую поверхность в неоднородном поле

Поток вектора

через произвольную поверхность в неоднородном поле

Явление электромагнитной индукции состоит в том, что любое изменение магнитного потока Ф, пронизывающего замкнутый контур, вызывает появление индукционного тока в контуре.


Закон Фарадея - Ленца

Закон Фарадея-Ленца утверждает, что

ЭДС индукции равна скорости изменения магнитного потока, взятой с обратным знаком.


Знак минус напоминает о правиле Ленца:

индукционный ток имеет такое направление, чтобы создаваемое им магнитное поле препятствовало изменению магнитного потока.

Электронный механизм ЭДС индукции

На рисунке изображена рамка с подвижной стороной. Магнитное поле

направлено от нас.

Тянем подвижную сторону со скоростью

. На заряд +q действует сила Лоренца

,

перемещающая заряд на расстояние l и совершающая работу (5.3.1):

.

ЭДС ε (3):

.

Найдем e по закону Фарадея (10.1):

.

Подвижная сторона рамки "заметает" за время dt площадь dS = lvdt, тогда

.

Результат тот же, значит:

Электронный механизм возникновения ЭДС индукции - это работа компоненты силы Лоренца.

Самоиндукция

Контур с током I по (4) создает В ~ I, по (9.3) - магнитный поток Ф через контур пропорционален току I.

Можно записать связь между потоком и током:

,

здесь L - индуктивность контура, [L] = Гн (генри).

Если I ≠ const, I = I(t), то Ф = Ф(t), и возникает ЭДС индукции, по (10.1)

,

если L = const, то

.

Магнитное поле в веществе

Магнитная проницаемость - это отношение магнитной индукции B в веществе к магнитной индукции в вакууме B0.

.

Классификация магнетиков

μ < 1,
не зависит от температуры
- диамагнетики (вода, медь, графит, кварц)
,
μ > 1,
зависит от температуры
- парамагнетики (алюминий, платина, натрий)
при T ≈ 300 K,
μ >> 1,
зависит от температуры и нелинейно от поля B0
- ферромагнетики (железо, никель, кобальт)
для Fe, при T ≈ 300 K,
при

Диамагнетики - по закону Фарадея-Ленца при внесении в магнитное поле

любого вещества в атомах вещества возникают внутренние токи, создающие магнитное поле
, направленное навстречу внешнему полю
. В результате поле в веществе ослабляется. Если в веществе кроме этого отсутствуют другие магнитные эффекты, то оно будет диамагнетиком. Диамагнетизм проявляется у вещества, атомы которых не имеют собственного магнитного момента (8.1.1.),

Парамагнетизм проявляется у веществ, атомы которых имеют собственный магнитный момент. Магнитные моменты

атомов выстраиваются по полю
.
Тепловые колебания атомов нарушают ориентацию магнитных моментов.

Ферромагнетизм - объясняется самопроизвольным упорядочением спиновых магнитных моментов электронов в пределах областей спонтанного намагничивания (доменов).

В пределах одного домена магнитные моменты электронов ориентированы в одном направлении. Магнитные моменты разных доменов в отсутствии внешнего поля ориентированы по разному, так, чтобы энергия созданного ими поля была минимальная:


а)

При включении внешнего поля расширяются за счет соседей те домены, которые ориентированы по полю:

б)
в)
г)

В результате этого зависимость поля в ферромагнетике

от переменного внешнего поля
имеет вид петли гистерезиса, которую изображают в осях B-H.

Вектор

называется вектором напряженности магнитного поля. Он носит вспомогательный характер, силовой характеристикой магнитного поля является вектор магнитной индукции
Связь между векторами
и
записывается следующим образом:

.