Електрорушійна сила

Закон електромагнітної індукції: ЕРС індукції в замкнутому контурі дорівнює за модулем швидкості зміни магнітного потоку через поверхню, обмежену контуром. Закон електромагнітної індукції в диференціальній формі

Закон електромагнітної індукції в диференціальній формі задається другим рівнянням Максвела^[1]

,

Електричне поле, яке виникає при зміні магнітного поля призводить до появи електрорушійної сили

Електрорушійна сила

Фарадей встановив кількісний закон електромагнітної індукції, описавши його рівнянням:

,

де

— електрорушійна сила (ЕРС), яка виникає в котушці, що перебуває у змінному магнтіному полі, у вольтах

N — кількість витків у котушці

Φ — магнітний потік у веберах: t — час, за який струм проходить у провіднику.

Якщо в провіднику виникає електрорушійна сила, то відповідно, індукований в ньому струм буде визначатися зазаконом Ома формулою

,

де R — опір провідника. Такий струм називається індукційним струмом.

Самоіндукція — явище виникнення електрорушійної сили в провіднику при зміні електричного струму в ньому. Знак електрорушійної сили завжди такий, що вона протидіє зміні сили струму. Самоіндукція призводить до скінченного часу наростання сили струму при вмиканні джерела живлення і спадання струму при розмиканніелектричного кола.

Величина електрорушійної сили самоіндукції визначається за формулою

,

де — е.р.с., — сила струму, L — індуктивність.

Явище самоіндукції виникає в провідниках зі змінним струмом, навколо яких створюється змінне магнітне поле.

Індуктивність (англ. Inductance) — фізична величина, що характеризує здатність провідника накопичувати енергію магнітного поля, коли в ньому протікає електричний струм.

Позначається здебільшого латинською літерою , у системі СІвимірюється в Генрі.

Дорівнює відношенню магнітного потоку через контур, визначенийелектричним колом, до величини струму в колі, тобто

.

Енергія магнітного поля, створеного електричним струмом у колі, визначається формулою

.

Індуктивність залежить від форми контура.

Парамагнетизм – (азот, кисень)властивість речовин слабо намагнічуватися в напрямі дії зовнішнього поля

Діамагнети́зм — (водень. мідь)властивість речовини намагнічуватися у зовнішньомумагнітному полі в напрямку протилежному напрямку цього поля. Тобто, це явище виникнення у речовині (діамагнетику) намагніченості, направленої назустріч зовнішньому (намагнічувальному) полю. Магнітна проникністьдіамагнетиків , а магнітна сприйнятливість . Природа діамагнетизму полягає в тому, що при внесенні діамагнетика в магнітне поле у його об'ємі індукуються вихрові мікроструми, які згідно з правилом Ленца, створюють власне магнітне поле, спрямоване назустріч зовнішньому полю. Проявом діамагнетизму є послаблення магнітного поля при внесенні в нього діамагнітної речовини. А парамегнетик навпаки при внесенні його в несенні в магнітне поле підсилює його

Феромагнетизм (рос. ферpомагнетизм, англ. ferromagnetism, нім. Ferromagnetismus m) — * 1. Магнітовпорядкований стан речовини, що при температурі нижче точки Кюрі має самочинну намагніченість, зумовлену взаємно паралельною орієнтацією магнітних моментів атомних носіїв магнетизму.

· 2. Явище, яке полягає в магнітних властивостях феромагнітних тіл. Властивість матеріалів проявляти магнетизм навіть при відсутності зовнішнього магнітного поля. Феромагнетизм виникає в речовинах, у яких як наслідок обмінної взаємодії, спінам електронів вигідно орієнтуватися паралельно. В результаті такої узгодженої орієнтації спінів виникає макроскопічний магнітний момент, який може існувати навіть без зовнішнього магнітного поля.

Якщо рамку зі струмом I помістити у магнітне поле, то магнітний момент колового струму І внаслідок поворотно моменту сили Ампера буде орієнтуватись по колу

Магнітним моментом Р колового І дорівнює добутку сили струму І на площу S

Р=ІSn

n – нормаль

Р=ІS

Рух електрона навколо ядра в атомі можна розглядати як коловий струм, магнітний момент якого Р=ІS

- гіромагнітне відношення

Магнітний момент атома дорівнює сумі орбітальних та спінових моментів електронів

Якщо = 0, то діамагетик, якщо НЕ дорівнює 0 то парамагнетик

Магні́тний гістере́зис — неоднозначна залежність магнітної індукції (намагніченості) магнітного матеріалу від напруженості зовнішнього періодичного знакозмінного магнітного поля[1].

Однією з основних особливостей сильномагнітних мінералів є залежність їхньої магнітної індукції або намагніченості від напруженості поля. Як показано на рис., первинне намагнічування сильномагнітної речовини відбувається по кривій OAD. При циклічному перемагніченні, що відбувається у напрямку вказаному стрілками, крива намагнічення переході у криву гістерезису.

Крива гістерезису, отримана для умов магнітного насичення, називається граничною петлею. Основні характеристики петлі гістерезису при дослідженнях зразка сильномагнітної речовини в замкненому магнітному колі: залишкова індукція Br і коерцитивна сила Hc. Залишкова індукція Br свідчить про те, що елементарні струми у феромагнітному тілі при зникненні зовнішнього поля зберегли упорядковану орієнтацію. Коерцитивна сила Hc характеризує величину напруженості поля зворотного напрямку, яку необхідно створити, щоб залишкова індукція зникла і стала рівною нулю.

Якщо по осі ординат замість індукції відкласти значення намагніченості Jr, отримуємо петлю гістерезису намагніченості. За цією петлею можна визначити остаточну намагніченість Jr і коерцитивну силу Hc гістерезисної петлі намагнічення.

Колива́льний ко́нтур або коливний контур — електричне коло, складене з резистора, конденсатора та котушки індуктивності, в якому можливі коливання напруги й струму. Коливальні контури широко застосовуються в радіотехніці та електроніці, зокрема в генераторах електричних коливань, в частотних фільтрах. Вони використовуються практично в кожному електротехнічному пристрої.

Коливальний контур, що складається із послідовно з'єднаних котушки індуктивністю L \, конденсатора ємністю C \ та активного резистора R \ називається RLC-контуром.

В загальному випадку активний опір R включає не тільки активні опори провідників, а й опір, зв'язаний з витратами на випромінювання, що виникає внаслідок відкритості конденсатора та індуктивності.

У випадку, коли активний опір малий, і ним можна знехтувати, коливальний контур називаю LC-контуром.

В ланку коливального контура можна додати перемикач для аналізу процесу накопичення зарядів на ємності.

Електромагні́тна хви́ля — процес розповсюдження електромагнітної взаємодії в просторі у вигляді змінних зв'язаних між собою електричного та магнітного полів. Прикладами електромагнітних хвиль є світло, радіохвилі, рентгенівські промені, гамма-промені.

Характеристики[ред. • ред. код]

У вакуумі електромагнітна хвиля розповсюджується із швидкістю, яка називається швидкістю світла. Швидкість світла є фундаментальною фізичною константою, яка позначається латинською літерою c. Згідно із основним постулатом теорії відносності швидкість світла є максимально можливою швидкістю передачі інформації чи руху тіла. Ця швидкість становить 299 792 458 м/с.

Електромагнітна хвиля характеризується частотою. Розрізняють лінійну частоту ν й циклічну частоту ω = 2πν. В залежності від частоти електромагнітні хвилі належать до одного із спектральних діапазонів.

Іншою характеристикою електромагнітної хвилі є хвильовий вектор \mathbf{k}. Хвильовий вектор визначає напрямок розповсюдження електромагнітної хвилі, а також її довжину. Абсолютне значення хвильового вектора називають хвильовим числом.

Довжина електромагнітної хвилі \lambda = 2\pi/k, де k — хвильове число.

Довжина електромагнітної хвилі зв'язана з частотою через закон дисперсії. У порожнечі цей зв'язок простий:

\lambda \nu = c.

Часто дане співвідношення записують у вигляді

\omega = ck.

Електромагнітні хвилі із однаковою частотою й хвильовим вектором можуть розрізнятися фазою.

У порожнечі вектори напруженості електричного й магнітного полів електомагнітної хвилі обов'язково перпендикулярні до напрямку розповсюдження хвилі. Такі хвилі називаються поперечними хвилями. Математично це описується рівняннями \mathbf{k} \cdot \mathbf{E} =0 та \mathbf{k} \cdot \mathbf{H} = 0. Крім того, напруженості елекричного й магнітного полів перпендикулярні одна до одної й завжди в будь-якій точці простору рівні за абсолютною величиною: E = H[2]. Якщо вибрати систему координат таким чином, щоб вісь z збігалася з напрямком поширення електромагнітної хвилі, існуватимуть дві різні можливості для напрямків векторів напруженості електричного поля. Якщо електичне поле направлене вздовж осі x, то магнітне поле буде направлене вздовж осі y, і навпаки. Ці дві різні можливості не виключають одна одну й відповідають двом різним поляризаціям. Детальніше це питання розбирається в статті Поляризація електромагнітної хвилі.

Шкала електромагнітних хвиль[ред. • ред. код]

Шкала електромагнітних хвиль

Електромагнітні випромінювання істотно відрізняються за своїми властивостями, хоча й мають єдину фізичну природу. Всі види електромагнітного випромінювання тією чи іншою мірою проявляють хвильові властивості (інтерференцію, дифракцію, поляризацію) і квантові (корпускулярні) властивості.

Шкала електромагнітних хвиль — безперервна послідовність частот і довжин хвиль електромагнітних випромінювань, що являють собою змінне електромагнітне поле, яке поширюється в просторі. Кількісні характеристики хвиль — довжина й частота — визначають їхню якість. Це є ілюстрацією закону діалектики про перехід кількісних змін у якісні.

Загальна закономірність пікали електромагнітних хвиль така:

у міру переходу від більш довгих хвиль (малих частот) до більш коротких (великих частот) хвильові властивості електромагнітного випромінювання проявляються слабше, а квантові властивості — сильніше.

Необхідно мати на увазі, що межі між сусідніми діапазонами є умовними й не різкими, а зміни властивостей випромінювання залежно від довжини хвилі відбуваються поступово й плавно. Але відмінності, наприклад, між радіохвилями й рентгенівським випромінюванням гігантські. І тут немає нічого дивного — довжини хвиль відрізняються в 10000 разів.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: