ИНФОФИЗ — мой мир

ИНФОФИЗ — мой мир.

Весь мир в твоих руках — все будет так, как ты захочешь

Весь мир в твоих руках — все будет так, как ты захочешь

Как сказал.

Есть только два способа прожить жизнь. Первый — будто чудес не существует. Второй — будто кругом одни чудеса.

А.Эйнштейн

Тестирование

Вихревое электрическое поле

Вихревое электрическое поле — это электрическое поле, которое порождается переменным магнитным полем и линии напряженности которго замкнуты.

Переменное магнитное поле порождает инду­цированное электрическое поле. Если магнитное поле постоянно, то индуциро­ванного электрического поля не возникнет. Следовательно, индуцированное электрическое поле не связано с зарядами, как это имеет место в случае элект­ростатического поля; его силовые линии не начинаются и не заканчиваются на зарядах, а замкнуты сами на себя, подобно силовым линиям магнитного поля. Это означает, что индуцированное электрическое поле, подобно магнитному, является вихревым.

Если неподвижный проводник поместить в переменное магнитное поле, то в нем индуцируется э. д. с. Электроны приводятся в направленное движение электрическим полем, индуцированным переменным магнитном полем; возни­кает индуцированный электрический ток. В этом случае проводник является лишь индикатором индуцированного электрического поля. Поле приводит в движение свободные электроны в проводнике и тем самым обнаруживает себя. Теперь можно утверждать, что и без проводника это поле существует, обладая запасом энергии.

Сущность явления электромагнитной индукции заключается не столько в появлении индуцированного тока, сколько в возникновении вихревого электрического поля.

Это фундаментальное положение электродинамики установлено Максвел­лом как обобщение закона электромагнитной индукции Фарадея.

В отличие от электростатического поля индуцированное электрическое поле является непотенциальным, так как работа, совершаемая в индуцированном электрическом поле, при перемещении единичного положительного заряда по замкнутому контуру равна э. д. с. индукции, а не нулю.

Направление вектора напряженности вихревого электрического поля уста­навливается в соответствии с законом электромагнитной индукции Фарадея и правилом Ленца. Направление силовых линий вихревого эл. поля совпадает с направлением индукционного тока.

Так как вихревое электрическое поле существует и в отсутствие проводника, то его можно применять для ускорения заряженных частиц до скоростей, со­измеримых со скоростью света. Именно на использовании этого принципа основано действие ускорителей электронов — бетатронов.

Индукционное электрическое поле имеет совершенно другие свойства в отличии от электростатического поля.

Отличие вихревого электрического поля от электростатического

1) Оно не связано с электрическими зарядами;
2) Силовые линии этого поля всегда замкнуты;
3) Работа сил вихревого поля по перемещению зарядов на замкнутой траектории не равна нулю.

Источник:
http://infofiz.ru/index.php/mirfiziki/formuly/319-velp

§ 12. Вихревое электрическое поле

Магнитный поток Ф = BS cos α. Изменение магнитного потока через контур может происходить: 1) в случае неподвижного проводящего контура, помещенного в изменяющееся во времени поле; 2) в случае проводника, движущегося в магнитном поле, которое может и не меняться со временем. Значение ЭДС индукции в обоих случаях определяется законом (2.4), но происхождение этой ЭДС различно.

Рассмотрим сначала первый случай возникновения индукционного тока. Поместим круговой проволочный виток радиусом r в переменное во времени однородное магнитное поле (рис. 2.8). Пусть индукция магнитного поля увеличивается, тогда будет увеличиваться со временем и магнитный поток через поверхность, ограниченную витком. Согласно закону электромагнитной индукции в витке появится индукционный ток. При изменении индукции магнитного поля по линейному закону индукционный ток будет постоянен.

Какие же силы заставляют заряды в витке двигаться? Само магнитное поле, пронизывающее катушку, этого сделать не может, так как магнитное поле действует исключительно на движущиеся заряды (этим-то оно и отличается от электрического), а проводник с находящимися в нем электронами неподвижен.

Кроме магнитного поля, на заряды, причем как на движущиеся, так и на неподвижные, действует еще электрическое поле. Но ведь те поля, о которых пока шла речь (электростатическое или стационарное), создаются электрическими зарядами, а индукционный ток появляется в результате действия меняющегося магнитного поля. Поэтому можно предположить, что электроны в неподвижном проводнике приводятся в движение электрическим полем и это поле непосредственно порождается меняющимся магнитным полем. Тем самым утверждается новое фундаментальное свойство поля: изменяясь во времени, магнитное поле порождает электрическое поле. К этому выводу впервые пришел Дж. Максвелл.

Теперь явление электромагнитной индукции предстает перед нами в новом свете. Главное в нем — это процесс порождения полем магнитным поля электрического. При этом наличие проводящего контура, например катушки, не меняет существа процесса. Проводник с запасом свободных электронов (или других частиц) играет роль прибора: он лишь позволяет обнаружить возникающее электрическое поле. Поле приводит в движение электроны в проводнике и тем самым обнаруживает себя. Сущность явления электромагнитной индукции в неподвижном проводнике состоит не столько в появлении индукционного тока, сколько в возникновении электрического поля, которое приводит в движение электрические заряды.

Электрическое поле, возникающее при изменении магнитного поля, имеет совсем другую природу, чем электростатическое.

Оно не связано непосредственно с электрическими зарядами, и его линии напряженности не могут на них начинаться и кончаться. Они вообще нигде не начинаются и не кончаются, а представляют собой замкнутые линии, подобные линиям индукции магнитного поля. Это так называемое вихревое электрическое поле (рис. 2.9).

Чем быстрее меняется магнитная индукция, тем больше напряженность электрического поля. Согласно правилу Ленца при возрастании магнитной индукции направление вектора напряженности электрического поля образует левый винт с направлением вектора . Это означает, что при вращении винта с левой нарезкой в направлении линий напряженности электрического поля поступательное перемещение винта совпадает с направлением вектора магнитной индукции. Напротив, при убывании магнитной индукции направление вектора напряженности образует правый винт с направлением вектора .

Направление силовых линий напряженности совпадает с направлением индукционного тока. Сила, действующая со стороны вихревого электрического поля на заряд q (сторонняя сила), по-прежнему равна = q. Но в отличие от случая стационарного электрического поля работа вихревого поля по перемещению заряда q на замкнутом пути не равна нулю. Ведь при перемещении заряда вдоль замкнутой линии напряженности электрического поля работа на всех участках пути имеет один и тот же знак, так как сила и перемещение совпадают по направлению. Работа вихревого электрического поля при перемещении единичного положительного заряда вдоль замкнутого неподвижного проводника численно равна ЭДС индукции в этом проводнике.

Индукционные токи в массивных проводниках. Особенно большого числового значения индукционные токи достигают в массивных проводниках, из-за того, что их сопротивление мало.

Такие токи, называемые токами Фуко по имени исследовавшего их французского физика, можно использовать для нагревания проводников. На этом принципе основано устройство индукционных печей, например используемых в быту СВЧ-печей. Также этот принцип используется для плавки металлов. Кроме этого явление электромагнитной индукции используется в детекторах металла, устанавливаемых при входах в здания аэровокзалов, театров и т. д.

Однако во многих устройствах возникновение токов Фуко приводит к бесполезным и даже нежелательным потерям энергии на выделение тепла. Поэтому железные сердечники трансформаторов, электродвигателей, генераторов и т. д. делают не сплошными, а состоящими из отдельных пластин, изолированных друг от друга. Поверхности пластин должны быть перпендикулярны направлению вектора напряженности вихревого электрического поля. Сопротивление электрическому току пластин будет при этом максимальным, а выделение тепла — минимальным.

Читайте также  Природа ЭДС индукции

Применение ферритов. Радиоэлектронная аппаратура работает в области очень высоких частот (миллионы колебаний в секунду). Здесь применение сердечников катушек из отдельных пластин уже не дает нужного эффекта, так как большие токи Фуко возникают в каждой пластине.

В § 7 отмечалось, что существуют магнитные изоляторы — ферриты. При перемагничивании в ферритах не возникают вихревые токи. В результате потери энергии на выделение в них тепла сводятся к минимуму. Поэтому из ферритов делают сердечники высокочастотных трансформаторов, магнитные антенны транзисторов и др. Ферритовые сердечники изготовляют из смеси порошков исходных веществ. Смесь прессуется и подвергается значительной термической обработке.

При быстром изменении магнитного поля в обычном ферромагнетике возникают индукционные токи, магнитное поле которых, в соответствии с правилом Ленца, препятствует изменению магнитного потока в сердечнике катушки. Из-за этого поток магнитной индукции практически не меняется и сердечник не перемагничивается. В ферритах вихревые токи очень малы, поэтому их можно быстро перемагничивать.

Наряду с потенциальным кулоновским электрическим полем существует вихревое электрическое поле. Линии напряженности этого поля замкнуты. Вихревое поле порождается меняющимся магнитным полем.

Вопросы к параграфу

1. Какова природа сторонних сил, вызывающих появление индукционного тока в неподвижном проводнике?

2. В чем отличие вихревого электрического поля от электростатического или стационарного?

3. Что такое токи Фуко?

4. В чем преимущества ферритов по сравнению с обычными ферромагнетиками?

Источник:
http://xn--24-6kct3an.xn--p1ai/%D0%A4%D0%B8%D0%B7%D0%B8%D0%BA%D0%B0_11_%D0%BA%D0%BB_%D0%9C%D1%8F%D0%BA%D0%B8%D1%88%D0%B5%D0%B2/13.html

ИНФОФИЗ — мой мир.

Весь мир в твоих руках — все будет так, как ты захочешь

Весь мир в твоих руках — все будет так, как ты захочешь

Как сказал.

Все знают, что это невозможно. Но вот приходит невежда, которому это неизвестно — он-то и делает открытие.

Альберт Эйнштейн

Тестирование

Вихревое электрическое поле

Вихревое электрическое поле — это электрическое поле, которое порождается переменным магнитным полем и линии напряженности которго замкнуты.

Переменное магнитное поле порождает инду­цированное электрическое поле. Если магнитное поле постоянно, то индуциро­ванного электрического поля не возникнет. Следовательно, индуцированное электрическое поле не связано с зарядами, как это имеет место в случае элект­ростатического поля; его силовые линии не начинаются и не заканчиваются на зарядах, а замкнуты сами на себя, подобно силовым линиям магнитного поля. Это означает, что индуцированное электрическое поле, подобно магнитному, является вихревым.

Если неподвижный проводник поместить в переменное магнитное поле, то в нем индуцируется э. д. с. Электроны приводятся в направленное движение электрическим полем, индуцированным переменным магнитном полем; возни­кает индуцированный электрический ток. В этом случае проводник является лишь индикатором индуцированного электрического поля. Поле приводит в движение свободные электроны в проводнике и тем самым обнаруживает себя. Теперь можно утверждать, что и без проводника это поле существует, обладая запасом энергии.

Сущность явления электромагнитной индукции заключается не столько в появлении индуцированного тока, сколько в возникновении вихревого электрического поля.

Это фундаментальное положение электродинамики установлено Максвел­лом как обобщение закона электромагнитной индукции Фарадея.

В отличие от электростатического поля индуцированное электрическое поле является непотенциальным, так как работа, совершаемая в индуцированном электрическом поле, при перемещении единичного положительного заряда по замкнутому контуру равна э. д. с. индукции, а не нулю.

Направление вектора напряженности вихревого электрического поля уста­навливается в соответствии с законом электромагнитной индукции Фарадея и правилом Ленца. Направление силовых линий вихревого эл. поля совпадает с направлением индукционного тока.

Так как вихревое электрическое поле существует и в отсутствие проводника, то его можно применять для ускорения заряженных частиц до скоростей, со­измеримых со скоростью света. Именно на использовании этого принципа основано действие ускорителей электронов — бетатронов.

Индукционное электрическое поле имеет совершенно другие свойства в отличии от электростатического поля.

Отличие вихревого электрического поля от электростатического

1) Оно не связано с электрическими зарядами;
2) Силовые линии этого поля всегда замкнуты;
3) Работа сил вихревого поля по перемещению зарядов на замкнутой траектории не равна нулю.

Источник:
http://infofiz.ru/index.php/mirfiziki/formuly/319-velp

В чем основное различие между электростатическим полем и электрическим полем постоянного тока?

ЭППТ отличается от электростатического тем, что в случае однородной проводящей среды свободный заряд не накапливается. Кроме этого, поверхность проводящего тела в ЭППТ не эквипотенциальна в силу Е1t¹0.

Сформулировать основные законы электрического поля постоянного тока в интегральной форме.

Закон Джоуля — Ленца. Количество теплоты, выделяемое в единицу времени в рассматриваемом участке цепи, пропорционально произведению квадрата силы тока на этом участке и сопротивления участка.

Закон Ома. I = U/R устанавливает соотношение между интегральными величинами (I определяется интегралом j=dI/dS , a U – интегралом U=(φ1 – φ2)+ε — и называется законом Ома для однородного участка цепи в интегральной форме.

Записать полную систему уравнений Максвелла и граничные условия, характеризующие стационарные электрические поля.

Магнитное поле может создаваться как движущимися электрическими зарядами, так и изменяющимся во времени электрическим полем. 2) Закон Фарадея. Изменяющееся во времени магнитное поле порождает вихревое электрическое поле. 3) Магнитное поле является соленоидальным (не существует магнитных зарядов в природе) 4) Закон Кулона в дифференциальной форме. Электрическое поле создаётся зарядами. Векторы электрической индукции начинаются и заканчиваются на зарядах.

В чем различие записи закона Ома в дифференциальной форме для сред, находящихся внутри и вне источников энергии?

Закон Ома в дифференциальной форме – J = γ·Ē. Это уравнение справедливо для областей вне источников ЭДС. В областях, занятых источниками ЭДС, существует также так называемое стороннее электрическое поле, обеспечивающее непрерывное движение зарядов в электрической цепи. Это поле обусловлено химическими, электрохимическими, тепловыми и термоэлектрическими процессами. Закон Ома в дифференциальной форме для областей, занятых источниками ЭДС – J = γ(Ē + Ēстор) – обобщённый закон Ома.

Каковы методы расчета электрических полей постоянного тока и в чем их суть?

Общих методов расчета нелинейных цепей не существует. Известные приемы и способы имеют различные возможности и области применения. В общем случае при анализе нелинейной цепи описывающая ее система нелинейных уравнений может быть решена следующими методами: графическими; аналитическими; графо-аналитическими; итерационными.

Графические методы расчета. При использовании этих методов задача решается путем графических построений на плоскости. При этом характеристики всех ветвей цепи следует записать в функции одного общего аргумента. Благодаря этому система уравнений сводится к одному нелинейному уравнению с одним неизвестным.

Аналитический метод расчёта. В качестве исходных данных для расчета заданы конфигурация и основные геометрические размеры магнитной цепи, кривая (кривые) намагничивания ферромагнитного материала и магнитный поток или магнитная индукция в каком-либо сечении магнитопровода.

Итерационный метод расчета. Данный метод, сущность которых была рассмотрена при анализе нелинейных резистивных цепей постоянного тока, являются приближенными численными способами решения нелинейных алгебраических уравнений, описывающих состояние магнитной цепи. Они хорошо поддаются машинной алгоритмизации и в настоящее время широко используются при исследовании сложных магнитных цепей на ЦВМ. При анализе относительно простых цепей, содержащих небольшое число узлов и нелинейных элементов в эквивалентной электрической схеме замещения (обычно до двух-трех), возможна реализация методов “вручную”.

Читайте также  Какое масло полезнее рафинированное или нерафинированное, Польза и вред

Дата добавления: 2018-04-15 ; просмотров: 630 ;

Источник:
http://studopedia.net/4_42939_v-chem-osnovnoe-razlichie-mezhdu-elektrostaticheskim-polem-i-elektricheskim-polem-postoyannogo-toka.html

Дискретность электромагнитных волн

«Вихревое электрическое поле отличается от электростатического поля тем, что оно не связано с электрическими зарядами, .»

Физика. О.Ф.Кабардин. 1991. С.189.

Точнее, вихревые электрические потоки отличаются от электростатических потоков тем, что они не связаны с частицами вещества, так как электрические заряды — это электрические потоки, связанные с частицами. Зарядов без частиц не бывает, так как это уже будут свободные электрические потоки, которые не называются зарядами. Можно сказать, что заряды в свободном состоянии представляют вихревые электрические потоки, которые также измеряются в кулонах. Так как потенциальные электрические потоки отличаются от вихревых тем, что они всегда связаны с частицами, то их свойства, соответственно, также имеют определенные отличия, поэтому электрические потоки, связанные с частицами, называют зарядами, хотя можно обойтись и без термина «заряд», заменив его термином «поток». Например, с точки зрения электродинамики выражение «частица имеет электрический заряд» означает то же самое, что «частица имеет электрический поток» — все измеряется в кулонах. Таким образом, электрический заряд частицы — это поток количества электричества, где знаками (+)и (-)

указывается направление потока относительно частицы. Аналогично, полюса магнита — также всего лишь указатели направления полевого потока. По сути магнитные полюса, вместо исторически сложившегося названия «северный» и «южный», можно называть «положительный» и «отрицательный» в зависимости от направления потока. Магнитные поля (потоки), так же как и электрические, могут быть либо связаны с вещественной материей, либо свободны от нее.

К сожалению, иногда еще приходится сталкиваться с идеалистическими предрассудками, когда электрические поля (потоки) обязательно связывают с заряженными частицами, т.е. как бы забывают про теорию близкодействия и материальность полей. Также до сих пор еще встречается заблуждение, что только электрические потоки, связанные с частицами, являются дискретными, а свободные от частиц электрические поля, представляющие вихревые потоки количества электричества, дискретности не имеют. Т.е. как бы забывают про современные квантовые представления, согласно которым все поля имеют квантовую природу. Квантовыми свойствами обладает любая форма материи — как вещественная, так и полевая.

Вихревое электрическое поле обладает энергией (массой), так же как и потенциальное электрическое поле, даже если оно чисто вихревое. Электрические поля, как статические (потенциальные), так и вихревые (непотенциальные), представляют потоки электрического смещения поля, измеряемые в кулонах и обладающие энергией. Электрический ток и электромагнитные волны — это движущиеся потоки электрического смещения поля. Например, движение зарядов — это движение электрических потоков, также излучение электромагнитных волн — это излучение электрических потоков. Движущиеся электрические потоки проявляются как магнитные потоки — релятивистский эффект (эффект движения) B

, где m0 — магнитная постоянная, v

— скорость, т.е. движущийся электрический поток для покоящегося наблюдателя представляет магнитный поток, поэтому магнитные потоки также являются квантовыми (дискретными), как и электрические. Согласно квантовым представлениям, все поля (полевые потоки) — квантовые. Квантом электрического поля является квант электрического потока (заряда), квантом магнитного поля является квант магнитного потока, соответственно, квантом электромагнитного поля излучения является квант электромагнитного потока. Электромагнитная волна состоит из индукционно связанных потоков — электрического и магнитного, что представляет электромагнитный поток (электромагнитное возмущение), его размерность Кл·Вб. Величина кванта электромагнитного потока:

h = 2eФ0= 6.626·10-34 Кл·Вб,

где e — квант электрического потока (заряда) 1.602·10-19 Кл, Ф0 — квант магнитного потока 2.068·10-15 Вб. Энергия электромагнитного кванта:

где v — частота, или:

где T — период кванта электромагнитного возмущения, т.е., чем больше плотность кванта (меньше период), тем больше его энергия. Объемная плотность энергии электромагнитного потока в вакууме w = cDB (w = EH/c), где D — плотность потока электрической индукции Кл/м2, B — плотность потока магнитной индукции Вб/м2 (сокращенно — электрическая и магнитная индукция или плотность электрического и магнитного потоков), c — скорость света. Т.е. объемная плотность энергии электромагнитного потока равна произведению плотности электрического потока на плотность магнитного потока и на скорость их распространения. Таким образом, чем меньше длина волны (меньше период), тем больше энергия кванта электромагнитного потока (фотона), так как увеличивается плотность потоков индукции. Например, длина волны уменьшилась в два раза, соответственно, плотность электрического и магнитного потоков возросла в четыре раза, следовательно, плотность энергии электромагнитного потока (w = cDB) возросла в шестнадцать раз, но эффективный объем электромагнитного возмущения уменьшился в восемь раз, отсюда — энергия кванта электромагнитного потока возросла в два раза, т.е. энергия растет обратно пропорционально длине волны, что соответствует экспериментальным данным.

Другое по теме

Проект водосливной плотины
Целью данного проекта является разработка гидроузла. Гидроузел включает в себя водосливную плотину,гидроэлектростанцию, береговой водоприемник и глухую плотину. Климатические условия. Географический район строительства – Зап. Сибирь. Геологические условия. Аллювиальные отложения в русле реки представляют собой .

Международные космические организации
Тема моей работы Международные космические организации. Целью данной работы является дать общую характеристику комических организаций, раскрыть принципы деятельности международных космических организаций показать актуальность данной темы, показать организационную структуру, задачи, вопросы членства в международных орга .

Источник:
http://www.guidetechnology.ru/butecs-711-6.html

Интернет для электрика

Он-лайн путеводитель по электротехническому Интернету. Электротехника, электроника, электрические машины и аппараты. Электроснабжение, электрооборудование предприятий, промышленная автоматизация. Интересные истории, факты и многое другое .

19 апр. 2015 г.

Электромагнитная и электростатическая индукция

В статье использованы материалы сайта Школа для электрика

Открытое в 1831 году Майклом Фарадеем, явление электромагнитной индукции положило начало прогрессивным исследованиям в этой области. Ученые всего мира начали активно конструировать индукционные катушки для получения электрических импульсов высокого напряжения, изобретать различные варианты электродвигателей, а также разнообразные конструкции трансформаторов.

Примерами могут служить работы Генриха Румкорфа, который в 1851 году запатентовал свою высоковольтную катушку, и, конечно, Николы Тесла, который, начиная с 1887 года, разработал целый ряд двигателей переменного тока, основанных на взаимодействии электромагнитных полей.

Несмотря на технический рывок, связанный с открытием и изучением явления электромагнитной индукции, потенциал электричества как такового не был полностью раскрыт инженерами того времени. Электромагнитная индукция заключается в возникновении тока в проводнике, при изменении магнитного поля вокруг проводника.

Например, быстро проведя магнитом поперек куска провода, мы вызовем в этом куске провода индукционный ток, который будет тем сильнее, чем сильнее магнит, и чем быстрее мы его двигаем.

На этом принципе основана работа современных электрических генераторов переменного тока, даже тех, которые установлены на атомных электростанциях. Что же еще можно к этому добавить, ведь, казалось бы, результат достигнут, электричество производится, и нечего менять? Но это только одна сторона электричества как физического явления.

Каждый, кто изучал в школе физику, наверняка помнит, как преподаватель, натерев эбонитовую палочку шерстью, и поднеся ее к электроскопу (прибор для измерения электрического заряда), вызывал движение стрелки электроскопа.

Подобным образом расческа, потертая о волосы, притягивает мелкие листочки бумаги — это проявление того же самого явления. В этих примерах имеет место проявление электростатической индукции.

Читайте также  Крот» для чистки труб – действительно ли эффективно это средство


Электростатическая индукция , в отличие от электромагнитной индукции, не требует участия магнитного поля для создания тока. Достаточно, например, поднести наэлектризованную расческу к проводнику, и в нем возникнет импульс электрического тока, обусловленный перераспределением заряда в проводнике, под действием электрического поля наэлектризованной расчески.

Как видим, электростатическая индукция не просто наводит электростатическое поле в проводнике под действием внешнего поля, а вызывает в нем кратковременный ток. Это заслуживает пристального внимания исследователей.

Современная полупроводниковая база шагнула далеко вперед, и позволяет теперь генерировать электрические импульсы высокого напряжения наносекундной длительности с частотой до нескольких мегагерц, а это как раз то, что нужно для генерации переменного тока посредством наведения заряда электростатической индукцией.

Генерация электрического тока может быть более эффективной с применением электростатической индукции вместо, принятой всюду в электротехнике, электромагнитной индукции, это откроет широчайшие возможности для работы инженерной мысли и новейших технических решений.

Очень наглядно и подробно про электростатическую индукцию рассказано в одном старом советском диафильме. Посмотреть его можно здесь: Статическое электричество в картинках

Источник:
http://povny.blogspot.com/2015/04/blog-post.html