Потенцијално или вителско електростатско поле. Vortex Electric Field - Знаење хипермаркет. Дидактички карактеристики на компјутерот
Во согласност со законот на Фарадеј за електромагнетна индукција во коло што се движи во магнетно поле, се јавува EMF, пропорционален на брзината на промена на магнетниот тек во ова коло
Експериментите на Фарадеј, исто така, утврдија дека ЕМП на електромагнетната индукција, определена со изразот (67), исто така се јавува кога стационарното коло продира во променливо магнетно поле (Слика 48).
Ако во движечко коло причината за ЕМП е Лоренцовата сила, механизмот на неговото појавување во фиксно коло (проводник) станува нејасен. Очигледно, надворешната сила што ги раздвојува полнежите во колото не може да биде од електростатско потекло, бидејќи Куломовите сили не доведуваат до зголемување на потенцијалната разлика, до нејзино изедначување.
Слика 48
Според општата дефиниција на ЕМП на извор ε, (68)
каде е јачината на полето на надворешните сили.
На другата страна 
. (69)
Парцијалниот дериват симбол во изразот (69) покажува дека, во општ случај, индукцијата на магнетното поле зависи не само од времето, туку и од координатите.
Земајќи ги предвид формулите (69) и (68), законот на Фарадеј за електромагнетна индукција се трансформира во форма 
. (70)
Во согласност со добиениот израз (70), секоја промена на магнетното поле што продира низ контурата доведува до појава на јачината на полето на надворешните сили и. како последица на тоа, до појава на електромагнетна индукција во колото ЕМП. Во овој случај, промената на магнетното поле не е придружена со механички, хемиски, термички и други промени во колото. англиски физичарЏ. Максвел предложи хипотеза според која надворешните сили што ги одвојуваат полнежите во колото се од електрична природа. Тогаш во форма може да се запише и релацијата (70). 
. (71)
Според формулата (71), во променливо магнетно поле, циркулацијата на векторот на јачината на електричното поле не е нула, односно електричното поле е вител (Слика 49).
Важно е да се забележи дека вителското електрично поле се појавува во кој било простор, односно присуството на спроводно коло не е неопходно за неговото постоење. Но, ако ова поле се појавило во спроводен медиум, тогаш тоа доведува до појава на вртложни струи или струи на Фуко (Слика 50).
Кај проводниците со мала отпорност, овие струи можат да достигнат големи вредности. Во овој поглед, тие често се користат за индукционо загревање на метални делови при стврднување, дегасирање на фитинзи на електронски уреди итн.
Слика 49 Слика 50
За време на работата на електричните машини (електрични мотори, генератори, трансформатори), овие струи доведуваат до несакани загуби на топлина во металните магнетни кола. За да се намалат загубите, јадрата на трансформаторите, статорите и роторите на електричните машини се регрутираат од тенки, едни од други изолирани плочи од електричен челик. Во други случаи, магнетните материјали со висока отпорност - ферити - се користат како магнетни јадра.
Крај на работа -
Оваа тема припаѓа на делот:
Електростатско поле
Физички и Хемиски својствасупстанциите од атом до жива клетка во голема мера се должат на електричните сили електрични .. електростатички .. пример медиум e вакуум воздух керозин вода ..
Ако ви треба дополнителен материјал на оваа тема, или не го најдовте она што го барате, препорачуваме да го користите пребарувањето во нашата база на дела:
Што ќе правиме со добиениот материјал:
Ако овој материјал се покажа корисен за вас, можете да го зачувате на вашата страница на социјалните мрежи:
| Твитнете |
Сите теми во овој дел:
Нехомогени синџири
Електричното коло во кое континуираниот тек на струјата е обезбеден од надворешни сили се нарекува n
Магнетно поле во вакуум
Електростатско поле се појавува во близина на стационарни полнежи. Движењето на полнежите (проток на електрична струја) доведува до појава на нова форма на материја - магнетно поле. Ова е личност
Циркулација на векторот на магнетна индукција
По аналогија со електростатиката, дефиниран е концептот на векторска циркулација по затворена јамка
Коло со струја во еднообразно магнетно поле
Амперовиот закон го применуваме на правоаголна контура со струја во еднообразно магнетно поле. На рабовите „а“ делува сила
Коло со струја во нехомогено магнетно поле
Ако коло со струја е во нерамномерно магнетно поле, тогаш нееднакви сили дејствуваат на неговите различни делови
Коло со струја во радијално магнетно поле
Од формулите (37) и (38) следува дека во еднообразно магнетно поле вртежниот момент што дејствува на колото со струја е максимален ако
Електрични мотори
Од слика 23 следува дека со избраната ориентација на половите на магнет и насоката на струјата во колото, вртежниот момент е насочен „кон нас“, односно има тенденција да го сврти колото против часовникот.
Работа на магнетно поле
Ако амперската сила што дејствува на проводник со струја од страната на магнетното поле го предизвика неговото движење, тогаш околу
Магнетизација на супстанции
Разни супстанцииво магнетно поле тие се магнетизираат, односно добиваат магнетен момент и самите стануваат извори на магнетни полиња. Добиеното магнетно поле во медиумот е збирот на полињата
Дија-, пара- и феромагнети и нивни апликации
Магнетниот момент на атомот вклучува неколку компоненти, каде
Дијамагнетика
Во некои атоми (Cu, Au, Zn, итн.), електронските обвивки имаат таква структура што орбиталните и спин моментите меѓусебно се компензираат, а генерално, магнетниот момент на атомот е еднаков на n
Парамагнети
Атомите на супстанции како Al, Mn, Os, итн. имаат некомпензиран вкупен орбитален импулс, односно, во отсуство на надворешно поле, тие имаат свои магнетни моменти. Термички
Феромагнети и нивните апликации
Изолирани се супстанции во кои магнетната пропустливост достигнува стотици, па дури и милиони единици
Електромагнетна индукција
Современиот метод на производство на електрична енергија се заснова на физички феноменелектромагнетна индукција, откриена од Фарадеј во 1831 година. Модерната енергија е се повеќе и повеќе
Феноменот на електромагнетна индукција
Размислете за суштината на електромагнетната индукција и принципите што водат до овој феномен. Да претпоставиме дека проводникот 1-2 се движи во магнетно поле со брзина
Генератор на енергија
Фарадејовиот закон се однесува на основните закони на природата и е последица на законот за зачувување на енергијата. Широко се користи во инженерството, особено во генераторите. Главен час
Самоиндукција
Феноменот на електромагнетна индукција е забележан во сите случаи кога се менува магнетниот флукс што продира низ колото. Особено, магнетниот флукс се создава и од струјата што тече во самото коло. Ова е причината зошто
Транзиенти во кола со индуктивност
Размислете за коло што содржи индуктивност и отпор (Слика 44). Во почетната состојба, клучот S беше во неутрална положба. Нека во времето т
Взаемна индукција. Трансформатор
Феноменот на меѓусебна индукција е посебен случај на феноменот на електромагнетна индукција. Ајде да поставиме два кон
Максвелови равенки
До средината на 19 век, беа акумулирани голем број експериментални докази за електрична енергија и магнетизам. М. Фарадеј даде непроценлив придонес за ова.
Енергија на магнетно поле
Да ја пресметаме енергијата на магнетното поле. За да го направите ова, ја пресметуваме работата на тековниот извор во коло со индуктивност. Кога струјата во такво коло е воспоставена според законот на Ом, имаме iR = ε
Струја на пристрасност
Во согласност со директната хипотеза на Џ. Максвел, променливото магнетно поле генерира наизменично електрично поле. Максвеловата обратна хипотеза вели дека наизменичната електрична енергија
Максвелови равенки
Во 1860-65 година. Максвел ја разви теоријата за сингл електромагнетно поле, кој е опишан со системот на Максвел равенки
ЕМП на индукција се јавува или во стационарен проводник поставен во поле кое варира во време, или во проводник што се движи во магнетно поле кое може да не се промени со текот на времето. Вредноста на ЕМП во двата случаи е определена со закон (12.2), но потеклото на ЕМП е различно. Прво да го разгледаме првиот случај.
Дозволете ни да имаме трансформатор пред нас - две калеми ставени на јадро. Откако го вклучивме примарното намотување во мрежата, ќе добиеме струја во секундарното намотување (сл. 246), ако е затворено. Електроните во секундарните жици ќе се движат. Но, кои сили ги тераат да се движат? Самото магнетно поле, продирајќи во серпентина, не може да го стори тоа, бидејќи магнетното поле делува исклучиво на подвижни полнежи (ова е она што се разликува од електричниот), а проводникот со електроните во него е неподвижен.
Покрај магнетното поле, на полнежите делува и електрично поле. Покрај тоа, може да дејствува и на стационарни полнења. Но, полето за кое досега беше дискутирано (електростатско и стационарно поле) е создадено од електрични полнежи, а индукциската струја се појавува под дејство на наизменично магнетно поле. Ова сугерира дека електроните во неподвижниот проводник се управувани од електрично поле и ова поле е директно генерирано од наизменично магнетно поле. Така, се потврдува новото основно својство на полето: менувајќи се во времето, магнетното поле генерира електрично поле. Максвел прв дошол до овој заклучок.
Сега феноменот на електромагнетна индукција се појавува пред нас во ново светло. Главната работа во него е процесот на генерирање на електрично поле со магнетно поле. Во овој случај, присуството на спроводно коло, на пример калем, не ја менува суштината на материјата. Проводник со снабдување со слободни електрони (или други честички) дозволува само да се открие електричното поле што се појавува. Полето ги става во движење електроните во спроводникот и со тоа се открива. Суштината на феноменот на електромагнетна индукција во фиксен проводник се состои не толку во појавата на индукциона струја, туку во појавата на електрично поле, кое ги поставува електричните полнежи во движење.
Електричното поле кое произлегува од промената на магнетното поле има сосема поинаква структура од електростатското. Тоа не е директно поврзано со електричните полнежи и неговите линии на напнатост не можат да започнат и завршуваат на нив. Тие обично не започнуваат или завршуваат никаде, туку се затворени линии, слични на линиите на индукција на магнетно поле. Ова е таканареченото вителско електрично поле (сл. 247).
Насоката на нејзините линии на сила се совпаѓа со насоката на индукциската струја. Силата што дејствува од страната на вителското електрично поле на полнежот е сè уште еднаква: Но, за разлика од стационарното електрично поле, работата на полето на вител на затворена патека не е нула. Навистина, кога полнењето се движи по затворена линија на напнатост
електричното поле (сл. 247) работата на сите делови од патеката ќе има ист знак, бидејќи силата и поместувањето се совпаѓаат во насока. Работата на вителското електрично поле при движење на едно позитивно полнење на затворена патека е ЕМП на индукција во фиксен проводник.
Бетатрон. Кога магнетното поле на силен електромагнет брзо се менува, се појавуваат моќни вртлози на електричното поле, кои можат да се користат за забрзување на електроните до брзина блиска до брзината на светлината. На овој принцип се заснова и уредот на електронскиот акцелератор - бетатрон. Електроните во бетатронот се забрзуваат со вителско електрично поле внатре во прстенестата вакуумска комора К, сместена во јазот на електромагнет М (сл. 248).
Наизменичното магнетно поле генерира индуцирано електрично поле... Ако магнетното поле е константно, тогаш индуцираното електрично поле нема да се појави. Оттука, индуцираното електрично поле не е поврзано со полнежитекако што е случајот со електростатско поле; нејзините линии на сила не започнуваат или завршуваат со обвиненија, туку се затворени сами за себе, како линиите на сила на магнетното поле. Тоа значи дека индуцирано електрично полекако магнетна е вител.
Ако стационарен проводник е поставен во наизменично магнетно поле, тогаш во него се индуцира e. итн со. Електроните се поставени во насочено движење со електрично поле индуцирано од наизменично магнетно поле; се јавува индуцирана електрична струја. Во овој случај, проводникот е само показател за индуцираното електрично поле. Полето поставува слободни електрони во движење во спроводникот и со тоа се открива. Сега може да се тврди дека и без проводник, ова поле постои, имајќи резерва на енергија.
Суштината на феноменот на електромагнетна индукција не лежи толку во појавата на индуцирана струја колку во појавата на вителско електрично поле.
Оваа основна позиција на електродинамиката беше воспоставена од Максвел како генерализација на Фарадејовиот закон за електромагнетна индукција.
За разлика од електростатското поле, индуцираното електрично поле е непотенцијално, бидејќи работата направена во индуцираното електрично поле, кога едно позитивно полнење се движи по затворено коло, е еднаква на e. итн со. индукција, а не нула.
Насоката на векторот на интензитет на електричното поле на вител е утврдена во согласност со Фарадејовиот закон за електромагнетна индукција и правилото на Ленц. Правецот на линиите на сила на вителот ел. полето се совпаѓа со насоката на индукциската струја.
Бидејќи вителското електрично поле постои во отсуство на проводник, може да се користи за забрзување на наелектризираните честички до брзини споредливи со брзината на светлината. Токму на употребата на овој принцип се заснова дејството на електронските акцелератори - бетатроните.
Индукциското електрично поле има сосема различни својства од електростатското поле.
Разликата помеѓу вителско електрично поле и електростатско
1) Не е поврзан со електрични полнежи;
2) Линиите на сила на ова поле се секогаш затворени;
3) Работата на силите на вителското поле на движењето на полнежите по затворена траекторија не е еднаква на нула.
|
електростатско поле |
индукциско електрично поле |
| 1. создаден од неподвижен електр. давачки | 1.Предизвикани од промени во магнетното поле |
| 2. линиите на теренот се отворени - потенцијално поле | 2. линиите на сила се затворени - вителско поле |
| 3. Изворите на полето се електр. давачки | 3.изворите на теренот не можат да се наведат |
| 4. работата на полето принудува да го помести тестот полнеж по затворена патека = 0. | 4.работата на полето го присилува да го помести тест полнежот по затворена патека = EMF на индукција |
Ако затворениот проводник во магнетно поле е неподвижен, тогаш е невозможно да се објасни појавата на EMF на индукција со дејството на силата на Лоренц, бидејќи делува само на подвижни полнежи.
Познато е дека движењето на полнежите може да се случи и под дејство на електрично поле.Затоа може да се претпостави дека електроните во фиксниот спроводник се поставени во движење од електрично поле, а ова поле директно се создава со наизменична магнетна Поле. Џеј Максвел прв дошол до овој заклучок.
Електричното поле создадено од наизменично магнетно поле се нарекува индуцирано електрично поле... Се создава во која било точка во просторот каде што има наизменично магнетно поле, без разлика дали таму има проводно коло или не. Контурата дозволува само да се открие електричното поле што се појавува. Така, Џ. Максвел ги генерализирал идеите на М. Фарадеј за феноменот на електромагнетната индукција, покажувајќи дека токму во појавата на индуцирано електрично поле предизвикано од промена на магнетното поле постои физичко значењефеноменот на електромагнетна индукција.
Индуцираното електрично поле е различно од познатото електростатско и неподвижно електрично поле.
1. Не е предизвикано од некаква распределба на полнежите, туку од наизменично магнетно поле.
2. За разлика од линиите на интензитет на електростатско и неподвижно електрични полиња, кои започнуваат со позитивни полнежи и завршуваат со негативни полнежи, линии на интензитет на индуцираното поле - затворени линии... Затоа, ова поле е вителско поле.
Истражувањата покажаа дека линиите на индукција на магнетното поле и линиите на интензитет на електричното поле на вител се наоѓаат во меѓусебно нормални рамнини. Електричното поле на вител е поврзано со наизменичното магнетно поле кое го води според правилото лева завртка:
ако врвот на левата завртка се движи преводно во правец ΔΒ , тогаш ротацијата на главата на завртката ќе ја означи насоката на линиите на интензитет на индуцираното електрично поле (сл. 1).
3. Индуцирано електрично поле не е потенцијален... Потенцијалната разлика помеѓу било кои две точки на проводникот низ кои минува индукциската струја е еднаква на 0. Работата што ја врши ова поле кога полнењето се движи по затворена патека не е нула. ЕМП на индукција е работата на индуцираното електрично поле на движење на единечно полнење долж разгледуваното затворено коло, т.е. не потенцијалот, туку ЕМП на индукција е енергетската карактеристика на индуцираното поле.
Литература
Аксенович Л.А. Физика во средно школо: Теорија. Задачи. Тестови: Учебник. додаток за институции кои обезбедуваат прием на об. средини, образование / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; Ед. К.С. Фарино. - Минск: Adukatsya i vyhavanne, 2004. - S. 350-351.
Покрај потенцијалниот Кулонов електричен, постои вителско поле во кое има затворени линии на затегнување. Знаејќи општи својстваелектрично поле, полесно е да се разбере природата на вителот. Се создава од променливо магнетно поле.
Што ја предизвикува индукциската струја на неподвижниот проводник? Што е индукција на електричното поле? Одговорот на овие прашања, како и разликата помеѓу вител и електростатско и стационарно, Фуко струи, ферити и други, ќе дознаете од следната статија.
Како се менува магнетниот тек
Вителското електрично поле кое се појавило по магнетното поле е од сосема поинаков вид од електростатското. Таа нема директна врска со обвиненијата, а тензиите на нејзините линии не започнуваат ниту завршуваат. Ова се затворени линии, како магнетно поле. Затоа, се нарекува вителско електрично поле.
Магнетна индукција
Колку е поголема затегнатоста, толку побрзо ќе се промени магнетната индукција. Правилото на Ленц вели: со зголемување на магнетната индукција, насоката на векторот на јачината на електричното поле создава лева завртка со насока на различен вектор. Тоа е, кога левата завртка се ротира во насока со линиите на затегнување, неговото преводно движење ќе стане исто како она на векторот на магнетна индукција.
Ако магнетната индукција се намали, тогаш насоката на векторот на затегнување ќе создаде десна завртка со насоката на друг вектор.
Линиите на силата имаат иста насока како и индукциската струја. Вителското електрично поле делува на полнежот со истата сила како и пред него. Меѓутоа, во овој случај, неговата работа за поместување на полнежот е различна од нула, како во неподвижно електрично поле. Бидејќи силата и движењето имаат иста насока, тогаш работата по целата патека по затворената линија на затегнување ќе биде иста. Работата на позитивното единечно полнење овде ќе биде еднаква на електромоторната сила на индукција во проводникот.
Индукција струи во масивни проводници
Кај масивните проводници, индукциските струи се максимизираат. Тоа е затоа што тие имаат мал отпор.
Таквите струи се нарекуваат Фуко струи (ова е француски физичар кој ги проучувал). Тие можат да се користат за промена на температурата на проводниците. Овој принцип е поставен во индукциски печки, на пример, микробранови печки за домаќинство. Се користи и за топење метали. Електромагнетната индукција се користи и во детектори за метал лоцирани во аеродромски терминали, театри и други. на јавни местасо голема толпа луѓе.
Но, струите на Фуко доведуваат до загуби на енергија за производство на топлина. Затоа, јадрата на трансформаторите, електричните мотори, генераторите и другите уреди од железо не се направени цврсти, туку од различни плочи, кои се изолирани едни од други. Плочите треба да бидат строго во нормална положба во однос на векторот на интензитет, кој има вителско електрично поле. Плочите потоа ќе имаат максимална отпорност на струја, а минималната количина на топлина ќе се ослободи.
Ферити
Радио опремата работи на највисоки фреквенции, каде што бројот достигнува милиони вибрации во секунда. Намотките на јадрото нема да бидат ефективни овде, бидејќи во секоја плоча ќе се појават струи на Фуко.
Постојат магнетни изолатори наречени ферити. Вртливите струи во нив нема да се појават при промена на магнетизацијата. Затоа, загубите на енергија за топлина се сведени на минимум. Тие се користат за правење јадра што се користат за високофреквентни трансформатори, транзистори антени итн. Се добиваат од мешавина на почетни материи, која се пресува и термички се обработува.
Ако магнетното поле во феромагнет брзо се менува, тоа доведува до појава на индукциски струи. Нивното магнетно поле ќе го спречи менувањето на магнетниот тек во јадрото. Затоа, флуксот нема да се промени, а јадрото нема да се магнетизира. Вртливите струи во феритите се толку мали што можат брзо повторно да се магнетизираат.
