Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Lek_9_ELEMENT_TEORII_ELEKTROMAGNITNOGO_POLYa

.pdf
Скачиваний:
20
Добавлен:
29.05.2015
Размер:
486 Кб
Скачать
☆

•Формула (13) представляет обобщенный закон полного тока в интегральной форме.

•Вспомним теорему Стокса:

( A, dl ) (rotA, dS )

l S

и применим ее к вектору H :

 

 

 

 

 

 

 

(H , dl ) (rotH , dS )

 

(14)

 

 

l

S

 

 

 

 

• Сравнивая (13) и (14), получаем:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D

 

 

 

(rotH , dS ) j

dS

 

 

S

S

t

 

 

Откуда следует, что

 

rotH j D

 

(15)

 

t

 

 

• Формула (15) представляет обобщенный

закон

полного тока в дифференциальной форме.

 

4. Обобщение закона электромагнитной индукции

• Фарадей на основе многочисленных опытов

установил, что каким бы способом не изменяли магнитный поток через замкнутый контур, в этом контуре возникает ЭДС индукции, которая всегда

подчиняется закону: dФ

i dt

• Способы изменения магнитного потока:

а) магнитное поле постоянно, однако изменяется площадь контура или его часть, или ориентация контура в магнитном поле.

б) площадь контура или его ориентация в магнитном поле не изменяются, однако изменяется во времени само магнитное поле.

•В первом случае, как это было показано ранее, возникновение ЭДС индукции объясняется силой Лоренца.

•Во втором случае ЭДС индукции

i

 

dФ

 

d

(BS )

или

i

S

dB

(15)

dt

dt

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

• В этом случае силу Лоренца для объяснения воз-

никновения ЭДС индукции привлечь невозможно.

• Для объяснения индукции в этом

случае необходима новая физическая идея. Попытаемся ее обосновать.

Рис. 8

S

Ii

Рис. 9

• В цепи постоянного тока ЭДС

можно назвать сосредоточенной, т.е.

Bона действует лишь в том месте, где включена (рис. 8).

•В случае электромагнитной индукции такой сосредоточенности нет. Ее можно назвать распределенной ЭДС.

(рис. 9) .

•Однако где же находятся сторонние силы в случае явления электромагнитной индукции?

•Сам Максвелл считал, что поле сторонних сил не связано ни с природой контура, ни даже с самим контуром.

•Это поле – поле сторонних сил – сосредоточено в том пространстве, где происходит изменение магнитного поля.

• Максвелл предположил, что поле сторонних сил

представляет изменяющееся во времени вихревое электрическое поле. Следовательно, ЭДС индукции:

 

 

 

i

(E, dl )

(16)

 

l

 

• Магнитный поток:

 

 

 

 

 

Ф (B, dS )

(17)

 

S

 

•В формуле (17) В = В(x, y, z).

•Однако нас интересует только временная зависимость индукции. Поэтому делаем замену

d dt t

• Тогда, с учетом формулы (16) закон

электромагнитной индукции запишется в виде:

 

 

 

(E, dl )

 

(B, dS )

 

t

l

S

 

 

 

 

dB

 

 

или

(E, dl )

, dS

(18)

dt

 

l

S

 

 

•Формула (18) выражает закон электромагнитной индукции в интегральной форме.

•Вспомним опять теорему Стокса:

 

 

 

( A, dl )

(rotA, dS )

(19)

l

S

 

• Применим эту теорему к вектору E :

 

 

(20)

(E, dl ) (rotE, dS )

 

l

S

 

• Сопоставляя (18) и (20), получаем:

 

(rotE, dS )

 

B

 

 

 

 

 

, dS

 

S

S

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

rotE

B

 

 

(21)

 

 

 

t

 

 

 

• Формула (11)

представляет

обобщенный закон

электромагнитной индукции в дифференциальной

форме.

B

 

 

 

 

 

 

< 0

• Как следует

из

(21),

изменяю-

 

t

 

 

щееся во времени магнитное поле

 

 

 

 

 

E

возбуждает

в

окружающем

 

 

 

пространстве

вихревое

электри-

Рис. 10

 

ческое поле (рис. 10).

 

5.Уравнения Максвелла

•Сам Максвелл написал 12 уравнений. Однако Герц и Хевисайд тщательно проанализировав работу Максвелла пришли к выводу, что их можно представить в виде 4-х уравнений с тремя добавками.

а). Первое уравнение

• По своему содержанию первое уравнение

Максвелла представляет обобщение закона индукции Фарадея и подкрепляется его опытами – всякое изменение магнитного поля через площадь проводящего контура создает в контуре ЭДС индукции:

i

 

 

B

 

 

(E, dl )

, dS

(I)

 

l

S

t

 

 

 

 

 

•Обобщение состоит в том, что наличие проводящего контура необязательно.

•В пространстве, где происходит изменение магнитное поле, возникает вихревое электрическое поле:

rotE

B

(I)

 

t

 

б). Второе уравнение

• По своему содержанию это уравнение

представляет обобщение закона полного тока.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]