Зоологія 

Рівняння магнітного потоку. Потік індукції магнітного поля

Закон Ампера використовується встановлення одиниці сили струму – ампер.

Ампер – сила струму незмінного за величиною, який, проходячи двома паралельним прямолінійним провідникам нескінченної довжини і мізерно малого перерізу, розташованим з відривом один метр, друг від друга у вакуумі, викликає між цими провідниками силу в .

, (2.4.1)

Тут; ; ;

Визначимо звідси розмірність і величину СІ.

, отже

, або .

З закону Біо-Савара-Лапласа, для прямолінійного провідника зі струмом , теж можна визначити розмірність індукції магнітного поля:

Тесла – одиниця виміру індукції в СІ. .

Гаус– одиниця виміру в Гаусової системі одиниць (СГС).

1 Тл дорівнює магнітній індукції однорідного магнітного поля, в якому на плоский контур зі струмом, що має магнітний момент,діє крутний момент.

Тесла Нікола(1856–1943) – сербський вчений у галузі електротехніки та радіотехніки. Мав величезну кількість винаходів. Винайшов електричний лічильник, частотомір та ін. Розробив ряд конструкцій багатофазних генераторів, електродвигунів та трансформаторів. Сконструював ряд радіокерованих самохідних механізмів. Вивчав фізіологічну дію струмів високої частоти. Збудував у 1899 р. радіостанцію на 200 кВт у Колорадо та радіоантену заввишки 57,6 м у Лонг-Айленді (вежа Ворденкліф). Разом з Ейнштейном та Опенгеймером у 1943 р. брав участь у секретному проекті з досягнення невидимості американських кораблів (Філадельфійський експеримент). Сучасники говорили про Тесле як про містика, ясновидця, пророка, здатного зазирнути в розумний космос і світ мертвих. Він вірив, що за допомогою електромагнітного поля можна переміщатися у просторі та керувати часом.

Інше визначення: 1 Тл дорівнює магнітній індукції, при якій магнітний потік крізь майданчик 1 м 2 , перпендикулярну до напряму поля,дорівнює 1 Вб .

Одиниця виміру магнітного потоку Вб отримала свою назву на честь німецького фізика Вільгельма Вебера (1804–1891) – професора університетів у Галлі, Геттінгені, Лейпцигу.

Як ми вже говорили, магнітний потік Ф через поверхню S – одна з характеристик магнітного поля(рис. 2.5):

Одиниця виміру магнітного потоку в СІ:

. , а оскільки, то.

Тут Максвелл(Мкс) - одиниця виміру магнітного потоку в СГС названа на честь знаменитого англійського вченого Джеймса Максвелла (1831-1879), творця теорії електромагнітного поля.

Напруженість магнітного поля Нвимірюється у .

, .

Зведемо одну таблицю основні характеристики магнітного поля.

Таблиця 2.1

Найменування

Правило правої руки або свердла:

Напрямок силових ліній магнітного поля і напрям струму, що його створює, пов'язані між собою відомим правилом правої руки або буравчика, які ввів ще Д.Максвелл і ілюструється такими малюнками:

Мало хто знає, що свердловин - це інструмент для буріння-свердління отворів у дереві. Тому зрозуміліше можна це правило назвати правилом гвинта, шурупа або штопора. Однак хапатися за провід як на малюнку іноді небезпечно для життя!

Магнітна індукція B:

Магнітна індукція- є основною фундаментальною характеристикою магнітного поля, аналогічною вектор напруженості електричного поля E . Вектор магнітної індукції завжди спрямований по дотичній до магнітної лінії та показує її напрямок та силу. За одиницю магнітної індукції B = 1Тл приймається магнітна індукція однорідного поля, в якому на ділянку провідника довжиною в l= 1 м, при силі струму в ньому I= 1 А діє з боку поля максимальна сила Ампера - F= 1 H. Напрямок сили Ампера визначається за правилом лівої руки. У системі СГС магнітна індукція поля вимірюється у гауссах (Гс), у системі СІ – у теслах (Тл).

Напруженість магнітного поля H:

Ще однією характеристикою магнітного поля є напруженістьяка є аналогом вектора електричного зміщення D в електростатиці. Визначається за такою формулою:

Напруженість магнітного поля - векторна величина, є кількісною характеристикою магнітного поля і не залежить від магнітних властивостей середовища. У системі СГС напруженість магнітного поля вимірюється в ерстедах (Е), у системі СІ - в амперах на метр (А/м).

Магнітний потік Ф:

Магнітний потік Ф - скалярна фізична величина, що характеризує кількість ліній магнітної індукції, що пронизують замкнутий контур. Розглянемо окремий випадок. У однорідне магнітне полемодуль вектора індукції якого дорівнює ∣В ∣, поміщений плоский замкнутий контурплощею S. Нормаль n до площини контуру становить кут з напрямом вектора магнітної індукції B . Магнітним потоком через поверхню називається величина Ф, яка визначається співвідношенням:

Загалом магнітний потік визначається як інтеграл вектора магнітної індукції B через кінцеву поверхню S.

Магнітний потік через будь-яку замкнуту поверхню дорівнює нулю (теорема Гауса для магнітних полів). Це означає, що силові лінії магнітного поля ніде не обриваються. магнітне поле має вихрову природу, а також що неможливе існування магнітних зарядів, які створювали б магнітне поле подібно до того, як електричні заряди створюють електричне поле. У СІ одиницею магнітного потоку є Вебер (Вб), у системі СГС – максвел (Мкс); 1 Вб = 108 Мкс.

Визначення індуктивності:

Індуктивність - коефіцієнт пропорційності між електричним струмом, що тече в якомусь замкнутому контурі, і магнітним потоком, створюваним цим струмом через поверхню, краєм якої є цей контур.

Інакше, індуктивність – коефіцієнт пропорційності у формулі самоіндукції.

У системі одиниць СІ індуктивність вимірюється в генрі (Гн). Контур має індуктивність в один генрі, якщо при зміні струму на один ампер в секунду на висновках контуру виникатиме ЕРС самоіндукції в один вольт.

Термін «індуктивність» було запропоновано Олівером Хевісайдом – англійським вченим-самоуком у 1886 році. Просто кажучи, індуктивність це властивість провідника зі струмом накопичувати енергію в магнітному полі, еквівалентна ємності для електричного поля. Вона залежить від величини струму, лише від форми і розмірів провідника зі струмом. Для збільшення індуктивності провідник намотують у котушки, розрахунку яких і присвячена програма

МАГНІТНИЙ ПОТІК

МАГНІТНИЙ ПОТІК(Символ Ф), міра сили та протяжності МАГНІТНОГО ПОЛЯ. Потік через площу А під прямим кутом до однакового магнітного поля є Ф=mНА, де m - магнітна проникність середовища, а Н - інтенсивність магнітного поля. Щільність магнітного потоку - це потік на одиницю площі (символ В), який дорівнює Н. Зміна магнітного потоку через електричний провідник наводить електродвигуну СИЛУ.


Науково-технічний енциклопедичний словник.

Дивитись що таке "МАГНІТНИЙ ПОТІК" в інших словниках:

    Потік вектора магнітної індукції через якусь поверхню. Магнітний потік через малу площадку dS, у межах якої вектор незмінний, дорівнює dФ = ВndS, де Bn проекція вектора на нормаль до майданчика dS. Магнітний потік Ф через кінцеву… Великий Енциклопедичний словник

    - (Потік магнітної індукції), потік Ф вектора магн. індукції через к. л. поверхню. М. п. dФ через малу площадку dS, в межах якої вектор можна вважати незмінним, виражається добутком величини майданчика і проекції Bn вектора на ... Фізична енциклопедія

    магнітний потік- Скалярна величина, що дорівнює потоку магнітної індукції. [ГОСТ Р 52002 2003] магнітний потік Потік магнітної індукції через перпендикулярну магнітному полю поверхню, що визначається як добуток магнітної індукції в даній точці на площу. Довідник технічного перекладача

    МАГНІТНИЙ ПОТІК- потік Ф вектора магнітної індукції (див. (5)) через поверхню S, нормальну вектору В в однорідному магнітному полі. Одиниця магнітного потоку в СІ (див.) … Велика політехнічна енциклопедія

    Величина, що характеризує магнітний вплив на цю поверхню. М. п. вимірюється кількістю магнітних силових ліній, що проходять через цю поверхню. Технічний залізничний словник. М.: Державне транспортне… Технічний залізничний словник

    Магнітний потік- скалярна величина, що дорівнює потоку магнітної індукції... Джерело: ЕЛЕКТРОТЕХНІКА. ТЕРМІНИ І ВИЗНАЧЕННЯ ОСНОВНИХ ПОНЯТТІВ. ГОСТ Р 52002 2003 (утв. Постановою Держстандарту РФ від 09.01.2003 N 3 ст) … Офіційна термінологія

    Потік вектора магнітної індукції через якусь поверхню. Магнітний потік через малу площадку dS, в межах якої вектор незмінний, дорівнює dФ = BndS, де Вn проекція вектора на нормаль до майданчика dS. Магнітний потік Ф через кінцеву… Енциклопедичний словник

    Класична електродинаміка … Вікіпедія

    магнітний потік- , Потік магнітної індукції потік вектора магнітної індукції через будь-яку поверхню. Для замкнутої поверхні сумарний магнітний потік дорівнює нулю, що відбиває соленоїдний характер магнітного поля, тобто відсутність у природі. Енциклопедичний словник з металургії

    Магнітний потік- 12. Магнітний потік Потік магнітної індукції Джерело: ГОСТ 1988074: Електротехніка. Основні поняття. Терміни та визначення оригінал документа 12 магнітний … Словник-довідник термінів нормативно-технічної документації

Книги

  • , Міткевич Ст Ф. Категорія: Математика Видавець: ЇЇ Медіа, Виробник: ЇЇ Медіа,
  • Магнітний потік і його перетворення , Міткевич В. Ф. , У цій книзі міститься багато чого, на що не завжди звертається належна увага, коли йдеться про магнітний потік, і що не було досі досить виразно висловлено або не було ... Категорія: Математика та природничі наукиСерія: Видавець:

Магнітний потік (потік ліній магнітної індукції) через контур чисельно дорівнює добутку модуля вектора магнітної індукції на площу, обмежену контуром, і косинус кута між напрямком вектора магнітної індукції і нормаллю до поверхні, обмеженої цим контуром.

Формула роботи сили Ампера під час руху прямого провідника з постійним струмом у однорідному магнітному полі.

Таким чином, робота сили Ампера може бути виражена через силу струму в провіднику, що переміщається, і зміна магнітного потоку через контур, в який включений цей провідник:

Індуктивність контуру.

Індуктивність - фіз. величина, чисельно рівна ЕРС самоіндукції, що виникає в контурі за зміни сили струму на 1Ампер за 1 секунду.
Також індуктивність можна розрахувати за такою формулою:

де Ф – магнітний потік через контур, I – сила струму в контурі.

Одиниці виміру індуктивності в системі СІ:

Енергія магнітного поля.

Магнітне поле має енергію. Подібно до того, як у зарядженому конденсаторі є запас електричної енергії, в котушці, по витках якої протікає струм, є запас магнітної енергії.

Електромагнітна індукція.

Електромагнітна індукція - явище виникнення електричного струму в замкнутому контурі за зміни магнітного потоку, що проходить через нього.

Досліди Фарадея. Пояснення електромагнітної індукції.

Якщо підносити постійний магніт до котушки чи навпаки (рис.3.1), то котушці виникне електричний струм. Те саме відбувається з двома близько розташованими котушками: якщо до однієї з котушок підключити джерело змінного струму, то в іншій також виникне змінний струм, але найкраще цей ефект проявляється, якщо дві котушки з'єднати сердечником

За визначенням Фарадея загальним для цих дослідів є таке: якщо потік вектора індукції, що пронизує замкнутий, що проводить контур, змінюється, то в контурі виникає електричний струм.

Це явище називають явищем електромагнітної індукції , А струм - індукційним. При цьому явище не залежить від способу зміни потоку вектора магнітної індукції.

Формула е.р.с. електромагнітної індукції

ЕРС індукції у замкнутому контурі прямо пропорційна швидкості зміни магнітного потоку через площу, обмежену цим контуром.

Правило Ленца.

Правило Ленца

Індукційний струм, що виникає в замкнутому контурі, своїм магнітним полем протидіє зміні магнітного потоку, яким він викликаний.

Самоіндукція, її пояснення.

Самоіндукція- Явлення виникнення ЕРС індукції в ел.ланцюзі внаслідок зміни сили струму.

Замикання ланцюга
При замиканні в ел.ланцюзі наростає струм, що викликає в котушці збільшення магнітного потоку, виникає вихрове ел.поле, спрямоване проти струму, тобто. у котушці виникає ЕРС самоіндукції, що перешкоджає наростанню струму в ланцюзі (вихрове поле гальмує електрони).
В результаті Л1 спалахує пізніше, ніж Л2.

Розмикання ланцюга
При розмиканні ел.цепи ток зменшується, виникає зменшення м.потока в котушці, виникає вихрове ел.поле, спрямоване як струм (що прагне зберегти колишню силу струму), тобто. у котушці виникає ЕРС самоіндукції, що підтримує струм у ланцюзі.
В результаті Л при вимкненні яскраво спалахує.

в електротехніці явище самоіндукції проявляється при замиканні ланцюга (ел.струм наростає поступово) і при розмиканні ланцюга (ел.ток зникає не відразу).

Формула е.р.с. самоіндукції.

ЕРС самоіндукції перешкоджає наростанню сили струму при включенні ланцюга та зменшенню сили струму при розмиканні ланцюга.

Перше та друге положення теорії електромагнітного поля Максвелла.

1. Будь-яке переміщене електричне поле породжує вихрове магнітне поле. Змінне електричне поле було названо Максвеллом, так як воно, подібно до звичайного струму, викликає магнітне поле. Вихрове магнітне поле породжується як струмами провідності Iпр (рухомими електричними зарядами), так і струмами зміщення (переміщеним електричним полем Е).

Перше рівняння Максвелла

2. Будь-яке переміщене магнітне поле породжує вихрове електричне (основний закон електромагнітної індукції).

Друге рівняння Максвелла:

Електромагнітне випромінювання.

Електромагнітні хвилі, електромагнітне випромінювання- обурення (зміна стану) електромагнітного поля, що поширюється в просторі.

3.1. Хвиля - це коливання, що розповсюджуються у просторі протягом часу.
Механічні хвилі можуть поширюватися лише у якомусь середовищі (речовині): у газі, рідини, у твердому тілі. Джерелом хвиль є ті, що коливаються, які створюють в навколишньому просторі деформацію середовища. Необхідною умовою для появи пружних хвиль є виникнення в момент обурення середовища сил, що перешкоджають йому, зокрема, пружності. Вони прагнуть зблизити сусідні частки, коли вони розходяться, і відштовхнути їх у момент зближення. Сили пружності, діючи на віддалені джерела обурення частинки, починають виводити їх із рівноваги. Поздовжні хвиліхарактерні лише газоподібним та рідким середовищам, а ось поперечні- також і твердим тілам: причина цього полягає в тому, що частинки, що становлять дані середовища, можуть вільно переміщатися, оскільки жорстко не зафіксовані, на відміну від твердих тіл. Відповідно, поперечні коливання важливо неможливі.

Поздовжні хвилі виникають тоді, коли частинки середовища коливаються, орієнтуючись уздовж вектора розповсюдження збурення. Поперечні хвилі поширюються в перпендикулярному вектору впливу напрямку. Коротше: якщо в середовищі деформація, викликана обуренням, проявляється у вигляді зсуву, розтягування та стиснення, то йдеться про тверде тіло, для якого можливі як поздовжні, так і поперечні хвилі. Якщо ж поява зсуву неможлива, то середовище може бути будь-яким.

Кожна хвиля поширюється з якоюсь швидкістю. Під швидкістю хвилі розуміють швидкість поширення обурення. Оскільки швидкість хвилі - величина стала (для даного середовища), то пройдена хвилею відстань дорівнює добутку швидкості на час її поширення. Таким чином, щоб знайти довжину хвилі, треба швидкість хвилі помножити на період коливань у ній:

Довжина хвилі - Відстань між двома найближчими один до одного точками в просторі, в яких коливання відбуваються в однаковій фазі. Довжина хвилі відповідає просторовому періоду хвилі, тобто відстані, яка точка з постійною фазою «проходить» за інтервал часу, що дорівнює періоду коливань, тому

Хвильове число(також зване просторовою частотою) - це відношення 2 π радіан до довжини хвилі: просторовий аналог кругової частоти

Визначення: хвильовим числом k називається швидкість зростання фази хвилі φ за просторовою координатою.

3.2. Плоска хвиля - хвиля, фронт якої має форму площини.

Фронт плоскої хвилі необмежений за розмірами, вектор фазової швидкості перпендикулярний до фронту. Плоска хвиля є приватним рішенням хвильового рівняння і зручною моделлю: така хвиля в природі не існує, тому що фронт плоскої хвилі починається і закінчується в , чого, очевидно, бути не може.

Рівняння будь-якої хвилі є рішенням диференціального рівняння, що називається хвильовим. Хвильове рівняння для функції записується як:

де

· - Оператор Лапласа;

· - Шукана функція;

· - Радіус вектора шуканої точки;

· - Швидкість хвилі;

· - Час.

Хвильова поверхня - геометричне місце точок, що зазнають обурення узагальненої координати у однаковій фазі. Окремий випадок хвильової поверхні - хвильовий фронт.

а) Плоска хвиля – це хвиля, хвильові поверхні якої є сукупність паралельних одне одному площин.

Б) Сферична хвиля – це хвиля, хвильові поверхні якої є сукупність концентричних сфер.

Промінь- Лінія, нормальної та хвильової поверхні. Під напрямом поширення хвиль розуміють напрямок променів. Якщо середовище поширення хвилі однорідне та ізотропне, промені прямі (причому, якщо хвиля плоска - паралельні прямі).

Поняттям промінь у фізиці зазвичай користуються тільки в геометричній оптиці та акустиці, так як при прояві ефектів, що не вивчаються в цих напрямках, сенс поняття промінь втрачається.

3.3. Енергетичні характеристики хвилі

Середовище, в якому поширюється хвиля, має механічну енергію, що складається з енергій коливального руху всіх її частинок. Енергія однієї частинки з масою m 0 знаходиться за формулою: Е 0 = m 0 Α 2 ω 2/2. У одиниці обсягу середовища міститься n = p/m 0 частинок (ρ - Щільність середовища). Тому одиниця обсягу середовища має енергію w р = nЕ 0 = ρ Α 2 ω 2 /2.

Об'ємна щільність енергії(W р) - енергія коливального руху частинок середовища, що містяться в одиниці її обсягу:

Потік енергії(Ф) - величина, що дорівнює енергії, що переноситься хвилею через дану поверхню за одиницю часу:

Інтенсивність хвилі або щільність потоку енергії(I) - величина, що дорівнює потоку енергії, що переноситься хвилею через одиничний майданчик, перпендикулярну напрямку поширення хвилі:

3.4. Електромагнітна хвиля

Електромагнітна хвиля- процес поширення електромагнітного поля у просторі.

Умова виникненняелектромагнітні хвилі. Зміни магнітного поля відбуваються за зміни сили струму у провіднику, а сила струму у провіднику змінюється за зміни швидкості руху електричних зарядів у ньому, т. е. під час руху зарядів із прискоренням. Отже, електромагнітні хвилі повинні виникати під час прискореного руху електричних зарядів. При швидкості заряду, що дорівнює нулю, існує лише електричне поле. За постійної швидкості заряду виникає електромагнітне поле. При прискореному русі заряду відбувається випромінювання електромагнітної хвилі, яка поширюється у просторі з кінцевою швидкістю.

Електромагнітні хвилі поширюються на речовині з кінцевою швидкістю. Тут ε і μ – діелектрична та магнітна проникності речовини, ε 0 та μ 0 – електрична та магнітна постійні: ε 0 = 8,85419·10 -12 Ф/м, μ 0 = 1,25664·10 -6 Гн/м.

Швидкість електромагнітних хвиль у вакуумі (ε = μ = 1):

Основними характеристикамиелектромагнітного випромінювання прийнято вважати частоту, довжину хвилі та поляризацію. Довжина хвилі залежить від швидкості розповсюдження випромінювання. Групова швидкість поширення електромагнітного випромінювання у вакуумі дорівнює швидкості світла, в інших середовищах ця швидкість менша.

Електромагнітне випромінювання прийнято ділити за частотами діапазонів (див. таблицю). Між діапазонами немає різких переходів, вони іноді перекриваються, а межі з-поміж них умовні. Оскільки швидкість поширення випромінювання стала, то частота його коливань жорстко пов'язана з довжиною хвилі у вакуумі.

Інтерференція хвиль. Когерентні хвилі. Умови когерентності хвиль.

Оптична довжина шляху (о.д.п.) світла. Зв'язок різниці о.д.п. хвиль з різницею фаз коливань, що викликаються хвилями.

Амплітуда результуючого коливання при інтерференції двох хвиль. Умови максимумів та мінімумів амплітуди при інтерференції двох хвиль.

Інтерференційні смуги та інтерференційна картина на плоскому екрані при освітленні двох вузьких довгих паралельних щілин: а) червоним світлом; б) білим світлом.

1) ІНТЕРФЕРЕНЦІЯ ХВИЛЬ- таке накладання хвиль, у якому відбувається стійке у часі їх взаємне посилення у одних точках простору і ослаблення інших, залежно від співвідношення між фазами цих хвиль.

Необхідні умовидля спостереження інтерференції:

1) хвилі повинні мати однакові (або близькі) частоти, щоб картина, що виходить в результаті накладання хвиль, не змінювалася в часі (або змінювалася не дуже швидко, щоб її можна було встигнути зареєструвати);

2) хвилі мають бути односпрямованими (або мати близький напрямок); дві перпендикулярні хвилі ніколи не дадуть інтерференції (спробуйте скласти дві перпендикулярні синусоїди!). Іншими словами, хвилі, що складаються, повинні мати однакові хвильові вектори (або близькоспрямовані).

Хвилі, для яких виконуються ці дві умови, називаються КОГЕРЕНТНИМИ. Першу умову іноді називають тимчасовою когерентністю, друге - просторовою когерентністю.

Розглянемо як приклад результат додавання двох однакових односпрямованих синусоїд. Варіюватимемо лише їх відносне зрушення. Іншими словами, ми складаємо дві когерентні хвилі, які відрізняються лише початковими фазами (або їх джерела зсунуті один щодо одного, або те й інше разом).

Якщо синусоїди розташовані так, що їх максимуми (і мінімуми) збігаються у просторі, відбудеться їхнє взаємне посилення.

Якщо ж синусоїди зрушені один щодо одного на півперіоду, максимуми однієї припадуть на мінімуми іншої; синусоїди знищать один одного, тобто відбудеться їхнє взаємне ослаблення.

Математично виглядає так. Складаємо дві хвилі:

тут х 1і х 2- Відстань від джерел хвиль до точки простору, в якій ми спостерігаємо результат накладання. Квадрат амплітуди результуючої хвилі (пропорційний інтенсивності хвилі) дається виразом:

Максимум цього виразу є 4A 2, Мінімум - 0; все залежить від різниці початкових фаз і від так званої різниці ходу хвиль :

При даній точці простору буде спостерігатися інтерференційний максимум, при - інтерференційний мінімум.

У нашому простому прикладі джерела хвиль та точка простору, де ми спостерігаємо інтерференцію, знаходяться на одній прямій; вздовж цієї прямої інтерференційної картини для всіх точок однакова. Якщо ж ми зрушимо точку спостереження убік від прямої, що з'єднує джерела, ми потрапимо у область простору, де інтерференційна картина змінюється від точки до точки. У цьому випадку ми спостерігатимемо інтерференцію хвиль з рівними частотами та близькими хвильовими векторами.

2)1. Оптичною довжиною шляху називається добуток геометричної довжини шляху світової хвилі в даному середовищі на абсолютний показник заломлення цього середовища n.

2. Різниця фаз двох когерентних хвиль від одного джерела, одна з яких проходить довжину шляху в середовищі з абсолютним показником заломлення, а інша - довжину шляху в середовищі з абсолютним показником заломлення:

де , , λ - Довжина хвилі світла у вакуумі.

3) Амплітуда результуючого коливання залежить від величини, званої різницею ходухвиль.

Якщо різниця ходу дорівнює цілому числу хвиль, то хвилі входять у точку синфазно. Складаючись, хвилі посилюють одна одну і дають коливання з подвоєною амплітудою.

Якщо різниця ходу дорівнює непарному числу напівхвиль, хвилі приходять у точку А в протифазі. У цьому випадку вони гасять один одного, амплітуда результуючого коливання дорівнює нулю.

В інших точках простору спостерігається часткове посилення чи ослаблення результуючої хвилі.

4) Досвід Юнга

У 1802 р. англійський вчений Томас Юнгпоставив досвід, у якому спостерігав інтерференцію світла. Світло з вузької щілини Sпадав на екран з двома близько розташованими щілинами S 1і S 2. Проходячи через кожну щілину, світловий пучок розширювався, і на білому екрані світлові пучки, що пройшли через щілини S 1і S 2, перекривалися. В області перекриття світлових пучків спостерігалася інтерференційна картина у вигляді світлих і темних смуг, що чергуються.

Здійснення інтерференції світла від традиційних джерел світла.

Інтерференція світла на тонкій плівці. Умови максимумів і мінімумів інтерференції світла на плівці у відбитому і в світлі, що проходить.

Інтерференційні смуги рівної товщини та інтерференційні смуги рівного нахилу.

1) Явлення інтерференції спостерігається в тонкому шарі рідин, що не змішуються (гасу або масла на поверхні води), в мильних бульбашках, бензині, на крилах метеликів, в кольорах втечі, і т. д.

2) інтерференція виникає при поділі початкового променя світла на два промені при його проходженні через тонку плівку, наприклад плівку, що наноситься на поверхню лінз у просвітлених об'єктивів. Промінь світла, проходячи через плівку товщиною, відобразиться двічі - від внутрішньої та зовнішньої її поверхонь. Відбиті промені матимуть постійну різницю фаз, рівну подвоєної товщині плівки, чому промені стають когерентними і інтерферувати. Повне гасіння променів відбудеться при , де - Довжина хвилі. Якщо нм, товщина плівки дорівнює 550:4=137,5 нм.

МАГНІТНЕ ПОЛЕ

Магнітна взаємодія рухомих електричних зарядів згідно з уявленнями теорії поля пояснюється наступним чином: всякий електричний заряд, що рухається, створює в навколишньому просторі магнітне поле, здатне діяти на інші рухомі електричні заряди.

В – фізична величина, яка є силовою характеристикою магнітного поля. Вона називається магнітною індукцією (або індукцією магнітного поля).

Магнітна індукція- Векторна величина. Модуль вектора магнітної індукції дорівнює відношенню максимального значення сили Ампера, що діє на прямий провідник із струмом, до сили струму у провіднику та його довжині:

Одиниця магнітної індукції. У Міжнародній системі одиниць за одиницю магнітної індукції прийнято індукцію такого магнітного поля, в якому на кожен метр довжини провідника при силі струму 1 А діє максимальна сила Ампера 1 Н. Ця одиниця називається тесла (скорочено: Тл), на честь видатного югославського фізика Н. Тесла:

СИЛА ЛОРЕНЦЯ

Рух провідника зі струмом в магнітному полі показує, що магнітне поле діє на електричні заряди, що рухаються. На провідник діє сила Ампера F А = IBlsin a, а сила Лоренца діє на заряд, що рухається:

де a- кут між векторами B та v.

Рух заряджених частинок у магнітному полі. В однорідному магнітному полі на заряджену частинку, що рухається зі швидкістю перпендикулярно до ліній індукції магнітного поля, діє сила м, постійна за модулем і спрямована перпендикулярно вектору швидкості. Під дією магнітної сили частка набуває прискорення, модуль якого дорівнює:

У однорідному магнітному полі ця частка рухається по колу. Радіус кривизни траєкторії, по якій рухається частка, визначається з умови звідки слід,

Радіус кривизни траєкторії є постійною величиною, оскільки сила, перпендикулярна вектору швидкості, змінюється тільки її напрям, але не модуль. А це і означає, що ця траєкторія є коло.

Період обігу частинки в однорідному магнітному полі дорівнює:

Останній вираз показує, що період обігу частинки в однорідному магнітному полі не залежить від швидкості та радіусу траєкторії її руху.

Якщо напруженість електричного поля дорівнює нулю, то сила Лоренца дорівнює магнітній силі м:

ЕЛЕКТРОМАГНІТНА ІНДУКЦІЯ

Явище електромагнітної індукції відкрив Фарадей, який встановив, що в замкнутому контурі, що проводить, виникає електричний струм при будь-якій зміні магнітного поля, що пронизує контур.

МАГНІТНИЙ ПОТІК

Магнітний потік Ф(Потік магнітної індукції) через поверхню площею S- величина, що дорівнює добутку модуля вектора магнітної індукції на площу Sта косинус кута аміж вектором та нормаллю до поверхні:

Ф=BScos

В СІ одиниця магнітного потоку 1 Вебер (Вб) - магнітний потік через поверхню площею 1 м 2 розташовану перпендикулярно напрямку однорідного магнітного поля, індукція якого дорівнює 1 Тл:

Електромагнітна індукція-Явлення виникнення електричного струму в замкнутому провідному контурі при будь-якій зміні магнітного потоку, що пронизує контур.

Виникає в замкнутому контурі, індукційний струм має такий напрямок, що своїм магнітним полем протидіє зміні магнітного потоку, яким він викликаний (правило Ленца).

ЗАКОН ЕЛЕКТРОМАГНІТНОЇ ІНДУКЦІЇ

Досліди Фарадея показали, що сила індукційного струму I i у контурі, що проводить, прямо пропорційна швидкості зміни числа ліній магнітної індукції, що пронизують поверхню, обмежену цим контуром.

Тому сила індукційного струму пропорційна швидкості зміни магнітного потоку через поверхню обмежену контуром:

Відомо, що й у ланцюга з'явився струм, це, що у вільні заряди провідника діють сторонні сили. Робота цих сил з переміщення одиничного заряду вздовж замкнутого контуру називається електрорушійною силою (ЕРС). Знайдемо ЕРС індукції ε i.

За законом Ома для замкнутого ланцюга

Оскільки R не залежить від , то

ЕРС індукції збігається у напрямку з індукційним струмом, а цей струм відповідно до правила Ленца спрямований так, що створений ним магнітний потік протидіє зміні зовнішнього магнітного потоку.

Закон електромагнітної індукції

ЕРС індукції в замкнутому контурі дорівнює взятій з протилежним знаком швидкості зміни магнітного потоку, що пронизує контур:

САМОІНДУКЦІЯ. ІНДУКТИВНІСТЬ

Досвід показує, що магнітний потік Ф, пов'язаний з контуром, прямо пропорційний силі струму в цьому контурі:

Ф = L * I .

Індуктивність контуру L- коефіцієнт пропорційності між струмом, що проходить по контуру, і створеним ним магнітним потоком.

Індуктивність провідника залежить від його форми, розмірів та властивостей навколишнього середовища.

Самоіндукція- явище виникнення ЕРС індукції в контурі при зміні магнітного потоку, викликаному зміною струму, що проходить через контур.

Самоіндукція - окремий випадок електромагнітної індукції.

Індуктивність - величина, чисельно рівна ЕРС самоіндукції, що у контурі за зміни сили струму у ньому одиницю за одиницю часу.

У СІ за одиницю індуктивності приймають індуктивність такого провідника, в якому при зміні сили струму на 1 А за 1 з виникає ЕРС самоіндукції 1 В. Ця одиниця називається генрі (Гн):

ЕНЕРГІЯ МАГНІТНОГО ПОЛЯ

Явище самоіндукції аналогічне явище інерції. Індуктивність при зміні струму відіграє ту ж роль, що й маса при зміні швидкості тіла. Аналогом швидкості сила струму.

Значить енергію магнітного поля струму можна вважати величиною, подібною до кінетичної енергії тіла:

Припустимо, що після відключення котушки від джерела струм у ланцюгу зменшується з часом за лінійним законом.

ЕРС самоіндукції має у цьому випадку постійне значення:

де I - початкове значення струму, t - проміжок часу, протягом якого сила струму зменшується від I до 0. За час t в ланцюзі проходить електричний заряд q = I cp t . Так як, I cp = (I + 0)/2 = I/2то q=It/2

. Тому робота електричного струму:

Ця робота здійснюється за рахунок енергії магнітного поля котушки. Таким чином, знову отримуємо:Визначте енергію магнітного поля котушки, у якій за струму 7,5 А магнітний потік дорівнює 2,3*10 -3 Вб. Як зміниться енергія поля, якщо сила струму зменшиться вдвічі?

Енергія магнітного поля котушки W1 = LI12/2. За визначенням індуктивність котушки L = Ф/I 1 . Отже,

Відповідь:енергія поля дорівнює 8,6 Дж; при зменшенні струму вдвічі вона зменшиться вчетверо.