Силы, действующие на проводник. Силы, действующие на диэлектрик.
Объемные силы, действующие на диэлектрик – это сумма сил, действующих на диполи внутри диэлектрика.
- особенно для жидкостей и газов.
В диэлектрическом объеме dV будет находиться дипольный момент dp
Сила:
|:dV
сила, действующая на диэлектрик
На поверхности имеется свободный заряд σ 
E=E’+E’’, т.к поле внутри проводника =0
|E’|=|E’’|
; |E|=|E’|+|E”|-2|E’|=2|E''|
где q = 
Объемная плотность энергии ЭП
; 
- Сила, действующая на проводник(будет определяться объёмной плотностью энергии ЭСП вблизи её поверхности)
Магнитостатика
Магнитостатика выделяется из круга электродинамических явлений тем, что токи постоянны и характеристика полей не меняется со временем. Это приводит к следующим уравнениям
; 
; 
Эти условия позволяют решать задачи:
1.прямая задача ( по известному полю ищутся токи, которые порождают это поле)
2.обратная задача (по известному распределению ищется поле, которое порождено токами)
3.Определяется сила, которая воздействует на тела, со стороны магнитного поля)
Подобно тому, как ЭСП действует на пробный заряд, водится понятие элемент тока, на который воздействует МП. В качестве элемента тока выделим проводник длины dl такой, чтобы направление dl совпадало с направлением вектора тока. Величина Jdl говорит об элементе тока.
Физический опыт показывает, что сила, действующая со стороны МП определяется выражением: 
- Cила Ампера
|
|
|
; 
; 
;
C другой стороны, любой ток порождает МП, которое порождается элементом тока Jdl и определяется законом Био-Савара-Лапласа : 
В случае, когда имеем конечный объём элемента тока: 
; 
Сила Лоренца.
Физ. Опыт показывает, что на проводник с током, расположенном в МП, действует сила, а т.к. ток в движении- заряды, то с макроскопической точки зрения, сила действующая на весь ток, может рассматриваться как результат всех действующих сил на отдельные заряды.
Силы, действующие на отдельный элемент тока объёмом dV определяется силой Ампера: 
- число зарядов в dV; n-концентрация частиц в dV; v-скорость заряженных частиц
;
- c ила Лоренца ( не совершает работы, т.к f перпендик. v)
(сила действующая на движение отдельных зарядов со скоростью v )
Помимо МП в данной области существует и ЭП, тогда сила действующая на заряд: 
ПОЛНАЯ СИЛА ЛОРЕНЦА.
Векторный потенциал
Постоянное МП описывается уравнениями : ;
Решению 1 уравнения будет соответствовать любая функция B, удовлетворяющая усл: B=divA и div(rot)=0
A-векторный потенциал, эта величина является вспомогательной и не имеет физического смысла.
|
|
|
На данный потенциал накладывается условие: div A =0
; 
;
. Значит, 
Таким образом, векторный потенциал МП удовлетворяет уравнению Пуассона:
По аналогии со скалярным потенциалом векторное решение уравнения Пуассона для векторного потенциала: 
Магнетики
Это вещества, спсобные оказывать влияние на МП, либо возбуждая его, либо видоизменяя.
В отсутствии МП молекулярные токи обладают магнитными моментами, но вследствии теплового движения их ориентация разупорядочена и суммарный магнитный момент =0.
При помещении магнетика в МП магнитные моменты приобретают преимущественную ориентацию и их магнитный момент становится отличен от 0. Это явление называется намагничивание магнетика.
Вектор намагничивания: 
Как только в веществе возникает магнитный момент, он становится причиной возникновения МП. ( влияние магнетика на МП подобно влиянию диэлектрика на ЭП)
Возможно 2 ситуации:
1.в случае когда дополнительное поле сонаправлено с внешним полем, то говорят о парамагнетиках
2.когда противоположнонаправленно- диамагнетики.
Для всех диамагнетиках и большинства парамагнетиков доп поле незначительно и оно исчезает при снятии внешнего поля, то есть магнетики размагничиваются.
|
|
|
В случае ферромагнетиков доп поле сравнимо с внешним МП, которое исчезает даже при включении во внешнее магнитное поле.
При наличии магнетика в МП результирующие МП складываются из внешнего поля и поля, поражденного магнетиком: 
, где
; 
Энергия магнитного поля
Энергия магнитного поля показывает, какую работу затратил электрический ток в проводнике (катушке индуктивности) на создание этого магнитного поля. Естественно эта энергия будет напрямую зависеть от индуктивности проводника, вокруг которого магнитное поле создается.
Оказывается, энергия магнитного поля равна половине произведения индуктивности цепи на квадрат силы тока, т. е.
Сравнивая эту формулу с формулой для кинетической энергии, нетрудно убедиться в том, что они очень похожи одна на другую
Эта формула говорит нам о том, что кинетическая энергия прямо пропорциональна массе движущегося предмета и квадрату скорости его движения.
Все это не имеет, конечно, прямого отношения к электротехнике. Однако, мы уже несколько раз пользовались механическими аналогиями при рассмотрении электромагнитных явлений, сравнивая энергию магнитного поля с кинетической энергией, явление самоиндукции — с инерцией и, наконец, индуктивность с механической массой. Из сопоставления этих формул следует также, что силе тока в механике соответствует скорость движения.
|
|
|
Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 235; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!