34. Електрорушійна сила. Закон Ома для повного кола. Робота і потужність електричного струму.

Теплова дія струму. Закон Джоуля-Ленца.

Електрорушійна сила – це фізична величина, яка вимір роботою, затрачуваною джерелом струму на переміщення

одиничного позитивного заряду у замкнутому колі.

Закон Ома для повного кола:

Сила струму в замкнутому колі прямо пропорційна ЕРС джерела і обернено пропорційна сумі зовнішнього і внутрішнього опорів.Теплова

дія

струму

Якщо

після

пропуск

ання

струму

через

металев

у

дротину

доторкн

утися до

неї, то

можна

відчути,

що вона

нагрілас

я. Крім

цього

видно, що дротина стала довшою і провисла. її можна навіть розжарити до червоного кольору. Отже, струм чинить теплову дію. Теплова дія

струму використовується в усіх побутових електронагрівальних приладах, вона спостерігається і в електричних лампах розжарення.

35. Послідовне та паралельне з'єднанні провідників в електричному колі.Розділ "Магнітне поле"

36. Взаємодія струмів. Магнітне поле струму.

Магнітна індукція. Зображення магнітних полів.

Магнітна проникність середовища.

Парамагнетики, діамагнетики, феромагнетики.

Магнітне поле – особлива форма матерії.

Магнітне поле матеріальне.

Особливості його: 1) створюється струмами та рухомими зарядами

2)виявляється за дією на внесені в нього струми і рухомі заряди.Виникає: 1) між рухомими зарядженими частинками

2)між провідником і струмом

3)між струмом і рухомим зарядом.

Магнітна проникність — характеристика магнітних властивостей матеріалу, в якому магнітна

індукція лінійно залежить від напруженості магнітного поля.

Найчастіше позначається грецькою літерою . Термін

запропонував у вересні 1885 року Олівер Хевісайд.

В системі СІ магнітна проникність є безрозмірною

величиною. В порожнечі магнітна проникність має

значення - магнітна константа або "магнітна

проникність вільного простору", і має точне

(визначене)[1] значення

Н·A-2

.

Відносна магнітна проникність

В системі СІ вводиться також відносна магнітна проникність,

інколи позначається символом , є відношення

проникності певного середовища до проникності вільного

простору (магнітної константи )

 Магнітна проникність сильно залежить від величини

поля для нелінійних середовищ (типовий приклад -

феромагнетики, для яких характерний гістерезис). Для таких

середовищ магнітна проникність як незалежну від поля число

може вказуватися наближено, в рамках лінеаризації [4]

.

. Класифікація речовин за значенням магнітної

проникності

Переважна більшість речовин відносяться або до

класу діамагнетиків ( ), Або до

класу парамагнетиків ( ). Але ряд речовин -(феромагнетики), наприклад залізо, мають більш вираженими магнітними властивостями.

У ферромагнетиков внаслідок гистерезиса, поняття магнітної проникності, строго кажучи, не застосовується.

Однак в певному діапазоні зміни намагнічує поле (щоб можна було знехтувати залишкової намагніченістю,

але до насичення) можна в кращому або гіршому наближенні все ж представити цю залежність як лінійну (а

для магнітом'яких матеріалів обмеження знизу може бути і не дуже практично суттєво), і в цьому сенсі

величина магнітної проникності буває виміряна і для них.

Магнітна проникність надпровідниківдорівнює нулю.

Абсолютна магнітна проникність повітря приблизно дорівнює Магнітної проникності вакууму і в технічних

розрахунках приймається рівною [5] Гн / м

іамагне т ик—речовина з від'ємною магнітною сприйнятливістю.

Явище діамагнетизму зумовлене ларморівською прецесією електронів у магнітному полі.

Процеси, які визначають діамагнітні властивості речовини, відбуваються у всіх без вийнятку матеріалах, але вони

слабкі й у випадку парамагнетиків не грають суттєвої ролі порівняно із іншими процесами.

Ідеальний діамагнетик має магнітну сприйнятливість рівну −1, що призводить до виштовхування магнітного поля

із речовини. Ідеальними діамагнетиками єнадпровідники.

Парамагнет ики (рос. парамагнетики, англ. paramagnets, paramagnetic materials, нім. Paramagnetika n pl)

— речовини з невеликою позитивною магнітною сприйнятливістю, які у зовнішньому магнітному полі

намагнічуються вздовж поля і дещо підсилюють його.

Загальна характеристика

Атоми парамагнетиків мають свій магнітний момент. Магнітна сприйнятливість парамагнетиків завжди додатня і

лежить у діапазоні 10-4— 10-7

. До парамагнетиків належать:

 речовини, атоми або молекули яких мають непарне число електронів (Na, N);

 вільні атоми (йони) з недобудованою внутрішньоюелектронною оболонкою (елементи перехідної групи, їх

солі і водні розчини,

комплексні сполуки перехідних елементів, рідкісні землі, актиніди, вільні радикали);

 багато лужних і лужноземельних металів, Al, Sc, V; кисень О2, NO.

 Феромагнетики та антиферомагнетики при температурах, вищих від температур Кюрі та Нееля, відповідно.

Фізична природа парамагнетизму

Парамагнетизм спостерігається в речовинах, молекули яких мають власний магнетний момент. Магнетні

диполі молекул при відсутності зовнішнього магнетного поляорієнтовані хаотично, тож сумарний магнетний

момент будь-якої макроскопічної області в парамагнетику дорівнює нулю. Зовнішнє магнетне поле частково

орієнтує магнетні диполі молекул, і тоді в речовині виникає макроскопічний магнетний момент за величиною

пропорційний прикладеному полю.

Дія магнетного поля на речовину є релятивістьким ефектом, тобто пропорційна відношенню

швидкості електронів дошвидкості світла. Це мала величина, тож парамагнетна сприйнятливість теж мала.

Власні магнетні моменти молекул речовини зумовлені орбітальним рухом електронів (кутовим моментом) або

неспареними спінами електронів. Парамагнетизм є свідченням існування таких моментів.

Згідно з класичною теорією парамагнетизму в слабких магнетних полях, коли , де —

дипольний магнетний момент молекули, — вектор індукції магнетного поля, —стала Больцмана, T —

температура, магнетну сприйнятливість парамагнетика можна обрахувати за допомогою формули

,

де N — кількість молекул в одиниці об'єму речовини.

Обернено-пропорційна залежність магнетної сприйнятливості від температури відома, як закон Кюрі.

еромагнет ики— деякі метали (залізо, нікель, кобальт, гадоліній, манган, хром та їхні сплави) з

великою магнітною проникністю, що проявляють явище гістерезису; розрізняють м'які феромагнетики з малою коерцитивною силою та тверді феромагнетики з великою коерцитивною силою. Феромагнетики

використовуються для виробництва постійних магнітів, осердьелектромагнітів та трансформаторів.

Властивості феромагнетизму

Найтиповішою властивістю є нелінійний характер процесу намагнічення

 Феромагнетики сильно втягуються в область сильнішого магнітного поля.[Джерело?]

 Магнітна сприйнятливість феромагнетиків позитивна і значно більше одиниці.[Джерело?]

 При не дуже високих температурах феромагнетики характеризуються спонтанною намагніченістю, яка

сильно змінюється під впливом зовнішніх дій[Джерело?]

.

Властивості феромагнетиків пов'язані з наявністю у їхній структурі груп атомів, які називаються доменами, котрі

вже мають узгоджену орієнтацію елементарних магнітних полів. Орієнтація полів самих доменів, яка відбува-

ється при намагнічуванні, створює власне поле речовини значно сильніше, ніж у інших магнетиків, у яких

відбувається лише часткова орієнтація елементарних полів атомів речовини. Орієнтація полів доменів значною

мірою зберігається і після припинення дії зовнішнього поля. Така суть залишкового намагнічування. Проте

інтенсивний тепловий рух може зруйнувати цю орієнтацію, тому за високої температури феромагнітні речовини

втрачають свої магнітні властивості.

Також ферромагнетикам притаманний Ефект Барнета - намагнічування під час обертання навіть у відсутності

зовнішнього магнітного поля.

Фізична природа феромагнетизму

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. При температурі, яка перевищує певну

критичну (температура Кюрі), зумовлене тепловим рухом хаотичне розупорядкування бере гору над обмінною

взаємодією й феромагнетик переходить в парамагнітний стан.37. Дія магнітного поля на провідник зі струмом. Сила Ампера. Робота при переміщення

провідників у магнітному полі. Напруженість магнітного поля.

ія магнітного поля на провідник зі струмом

Якщо між полюсами магніту підвісити провідник із струмом, то провідник виштовхується з магнітного поля

або втягується в нього, в залежності від напряму струму. Рух провідника є наслідком взаємодії магнітного

поля постійного магніту з магнітним полем струму. Сила, з якою магнітне поле діє на провідник зі струмом,

називається силою Ампера.

Напрям сили Ампера зручно визначати за «правилом лівої руки»: кисть лівої руки

розташовують паралельно торцям магнітів N і S так, щоб долоня була звернута до

магніту N. Чотири пальці орієнтують у напрямі струму в ділянці AB, тоді відставлений

великий палець покаже шуканий напрям.

Значний практичний інтерес має дія магнітного поля на дротяну рамку зі струмом (саме

цей ефект використовується у вимірювальних приладах магніто-електричної системи і в електродвигунах). У

випадку рамки зі струмом, вертикально підвішеної між полюсами магніту, сили Ампера утворюють пару

сил, яка обертає рамку. Найстійкіше положення рамки, коли її площина паралельна торцям магніту, а

найнестійкіше — коли ця площина перпендикулярна до торців.

Робота при переміщення провідників у магнітному полі

Основні формули

1. Магнітний потік через поверхню площею S, охоплену плоским контуром, в однорідному магнітному полі

де α – кут між векторами і , a вектор – нормаль до поверхні S.

2. Робота, яка виконується при переміщенні провідника зі струмом І у магнітному полі де –

величина магнітного потоку через поверхню, яку описує провідник при його русі.

3. Робота, яка виконується при переміщенні контура зі струмом І у магнітному полі де – величина

магнітного потоку через площу, обмежену контуром.Напру еність магні тного пол —

векторна характеристика, яка визначає величину й

напрям магнітного поля в даній точці в даний час.

Позначається зазвичай латинською літерою ,

вимірюється в ерстедах у системі СГСМ і ампер-витках

на метр (А·в/м) у системі СІ.

Рівн нн Максвела

Напруженість магнітного поля визначається

першим рівнянням Максвела. У диференціальній формі

воно має такий вигляд

,

де — вектор електричної індукції, — густина

електричного струму, с — швидкість світла.

[1]

Це рівняння значить, що вихрове магнітне поле

породжується змінним електричним полем, або ж

електричними струмами.

Граничні умови:

На розривній границі двох середовищ граничні умови для напруженості магнітного поля записуються у

вигляді

,

де - вектор нормалі до поверхні, а - густина поверхневого струму.

Якщо на границі струму немає, то гранична умова спрощується до вимоги рівності тангенціальних

складових напруженості магнітного поля

Нормальна складова вектора напруженості магнітного поля має розрив, який визначається

різницею магнітних проникностей двох середовищ. Для знаходження величини розриву потрібно

врахувати неперервність нормальної складової вектора магнітної індукції.38. Сила Лоренца. Рух зарядів у магнітних полях. Магнітне поле Землі та інших тіл Сонячної Системи.

Магнітні полюси Землі.

Магнітне поле Землі(рос. магнитное поле Земли (геомагнитное поле), англ. geomagnetic field, Earth’s

magnetism, terrestrial magnetic field, нім. Magnetfeld n der Erde (geomagnetisches Feld n)) – силове поле,

виникнення якого зумовлене джерелами, що знаходяться в земній кулі та навколоземному просторі

(магнітосфері та іоносфері).

Розрізняють:

 головне (зумовлене механіко-електромагнітними процесами у зовнішньому шарі ядра Землі);

 аномальне (пов’язане головним чином з намагніченістюгірських порід земної кори);

 зовнішнє магнітне поле Землі (зумовлене електричними струмами, що існують у

навколоземному космічному просторі, та індукованими у мантії Землі).

У навколоземному космічному просторі магнітне поле Землі утворює магнітосферу.

Вивчення геомагнітного поля має велике значення, зокрема для орієнтування на місцевості, розвитку

радіозв’язку, магнітних методів розвідки корисних копалин тощо.Магнітне поле Землі змінюється в межах від 30 мкТ в районі екватора до 60 мкТ в районі полюсів.