Электромагнитные явления. Лекция 3

Основы электрического взаимодействия

Наименьший по величине электрический заряд, экспериментально обнаруженный в природе –

Электрический заряд любого тела квантован и кратен элементарному заряду е, т.е.

Виды электрических полей, их сравнительная характеристика

Электрическое поле – одна из составляющих

Электростатическое поле – это векторное поле, ротор которого равен нулю в

Сравнительная характеристика электрических полей

Электрическое поле, напряженность которого одинакова по модулю и направлению во всех

Электростатическое поле, его характеристики и свойства

Закон Кулона:

Количественные характеристики электростатического поля:
силовая характеристика – напряжённость электрического поля.
энергетическая характеристика –

Принцип суперпозиции

Теорема Остроградского – Гаусса

Электростатическое поле обладает свойством несоленоидальности, т.е. его силовые линии (линии напряженности)

Работа сил поля при перемещении заряда q0 из точки 1 в

Для работы при перемещении пробного заряда q0 по замкнутому контуру L

Потенциал

Потенциалом электростатического поля называется физ величина, равная отношению потенциальной энергии

Совокупность точек, имеющих равный потенциал, образуют так называемую эквипотенциальную поверхность, или

Для напряженности электрического поля получаем:

Движение электрического заряда q0 под воздействием электрического поля с напряжённостью Е

Действие электрического поля на вещества

По действию электрического поля на вещества все

В диэлектриках нет свободных носителей зарядов, поэтому под действием электрического в

Теорема Гаусса:

Проводники в электростатическом поле. Конденсаторы

При внесении во внешнее электростатическое поле

Способность проводника накапливать электрические заряды характеризуется электрической емкостью:
Емкостью конденсатора называется физическая

Электрическое поле в проводнике

Основным свойством проводников является их высокая электропроводность.
Два вида

Не изменяющийся во времени ток называют постоянным, а изменяющийся с течением

В проводах разного сечения:
По закону Ома:
ЭДС – физ скалярная величина, определяемая

Напряжение на участке цепи – физически скалярная величина, определяемая работой суммарного

Участок цепи, содержащий источник тока, называется неоднородным.
Закон Ома для неоднородного участка

В зависимости от конфигурации участка цепи или режима

1) источник тока отсутствует:
Закон

Закон Джоуля – Ленца:
Закон Джоуля-Ленца в дифференциальной форме: объемная плотность тепловой

Правила Кирхгофа

1. Алгебраическая сумма сил токов в узле электрической цепи равна

Магнитные поля объектов. Электромагнитная индукция

Основной характеристикой магнитного поля является вектор магнитной

Магнитный момент

Кроме орбитального магнитного момента, электрон обладает собственным (спиновым) магнитным моментом. Т.е.

Степень намагничивания магнетика характеризуется магнитным моментом единицы объема вещества – намагниченность:

Магнитное поле, его характеристики

Магнитное поле – особая форма материи, посредством которой

Виды магнитных полей

1. Магнитное поле земли.
2. Магнитное поле постоянных магнитов.
3. Магнитное

Вектор магнитной индукции в точке однородного магнитного поля

Свойства линий магнитной индукции

Линии всегда замкнуты и охватывают проводник с током

Установлено, что вектор магнитной индукции характеризует результирующее магнитное поле, создаваемое всеми

Закон Био – Савара – Лапласа

Магнитная индукция результирующего поля (принцип суперпозиции

Проявление магнитного поля. Силы Ампера и Лоренца

Магнитное поле проявляется в воздействии:
На

В зависимости от характера влияния на внешнее магнитное поле магнетики делятся:

1.

Сила, действующая на проводник, называется силой Ампера

Формула для численного определения магнитной индукции:
Сила Лоренца:
Результирующая сила:

Выводы:
Действие внешнего магнитного поля на магнитные моменты тел приводит к их

Свойства магнитного поля

Теорема Остроградского-Гаусса:
Магнитное поле является всегда вихревым, не имеющим

Магнитная индукция, создаваемая прямолинейным проводником с током в вакууме на расстоянии

Используя формулу
Где j – плотность тока.
Для циркуляция вектора В по замкнутому

Электромагнитная индукция

Явление возникновения ЭДС в замкнутом проводящем контуре, находящемся в переменном

Частным случаем явления электромагнитной индукции является самоиндукция.
Самоиндукция – возникновение ЭДС в

Явление взаимоиндукции возникает, если два контура расположены один возле другого и

Магнитные носители информации

Свойство ферромагнетиков менять намагниченность под воздействием внешнего поля привело

Принцип считывания информации с магнитного диска состоит в том, что при

Электромагнитные поля и волны. Вихревое электрическое поле, ток смещения

Электромагнитные поля, существующие независимо

Изменяющееся магнитное поле порождает вихревое электрическое, последнее в свою очередь вызывает

Плотность тока проводимости

Плотность тока смещения

Плотность полного тока

Теорема о циркуляции вектора напряженности магнитного поля Н:
Это первое

Второе уравнение (закон Фарадея) – циркуляция вектора напряженности суммарного электрического поля

Третье уравнение выражает теорему Остроградского-Гаусса для статистических электрических и магнитных полей:
В

Четвертое уравнение выражает теорему Остроградского – Гаусса для переменного магнитного поля:
Смысл:

Для стационарных полей (E=const, B=const) уравнения Максвелла:
Смысл: источниками магнитного в данном

Понятие электромагнитной волны, ее характеристики

Электромагнитная волна (ЭМВ) – процесс распространения в

Основные характеристики электромагнитной волны

Амплитуда колебания определяется величиной вектора Е или Н.
Частота

Когерентное электромагнитное излучение, создающее волны одинаковые по частоте и фазе, может

Волновое уравнение для вектора напряженности электрического поля:
Где V – фазовая скорость

Свойства электромагнитный волн

Плоская монохроматическая (гармоническая) ЭМВ описывается:

Свойства электромагнитных волн

1. Распространяются как в различных средах, так и в

9. Для когерентных ЭМВ наблюдается явление интерференции, т.е. способность их к

Перенос энергии электромагнитными волнами

Объемная плотность энергии w ЭМВ складывается из объемных

Интенсивность ЭМВ:

Электромагнитный импульс:
Электромагнитная масса:
Связь импульса и скорости заряженной частицы V:

Фаза вектора Е0 при прохождении волной расстояния R
При распространении волн в

Поля элементарных излучателей

Любой сложный излучатель можно представить как систему элементарных излучателей,

Проекции напряженностей электрического и магнитного полей в точке М:

Зоны излучателя

Вектор Умова – Пойтинга:
Выводы: ближнее электромагнитное поле элементарного излучателя не

Вектор Умова-Пойтинга:

Это означает, что энергия движется в направлении радиусов только от

Под промежуточной зоной поля излучения понимается область пространства вокруг излучателя, характеризуемая

В дальней зоне элементарный магнитный излучатель создает волновое поле, отличающееся от

Согласно другому критерии границу зон определяют, исходя из изменений волнового импеданса.

Волновое сопротивление падающей волны определяется как отношение напряженности электрического поля, создаваемого

Экранирование полей электромагнитной природы

Экранирование – локализация электромагнитной энергии в определенном пространстве

Экранирование электрических полей

Относительные изменения параметров экранируемых элементов можно учесть с помощью

Положительная и отрицательная части проводника создают свое собственное вторичное поле, которое

Электростатическое экранирование по существу сводится к замыканию электростатического поля на поверхность

Источник ЭДС является переменным. Компенсация поля с помощью заземления не может

Экранирование электрических переменных полей по существу является задачей паразитных емкостных связей.

Эффективность экранирования плоского экрана радиусам r :
Эффективность экранирования определяется возможностями проникновения

Способы уменьшения емкостной связи между телами (элементами) А и Б

1) отделять

Экранирование магнитных полей

Вокруг витка с постоянным током существует постоянное магнитное поле

Изменение направления магнитного потока на границе двух сред с различными проницаемостями:

Эффективность многослойного экрана равна:
При экранировании постоянных магнитных полей необходимо использовать следующие

Электромагнитное экранирование

Экранирование с использованием вихревых токов обеспечивает одновременное ослабление как магнитных,

Эффективность электрически замкнутого экрана:
Эффективность экранирования в дБ за счет отражения электромагнитного

Общие принципы регистрации информативных характеристик полей

Интенсивность излучения электромагнитных полей в радиочастотном

Основу измерителя составляет датчик поля. Датчиком или первичным измерительным преобразователем называется

Технические параметры измерителя:
Форма регистрируемого сигнала,
Применяемый тип датчиков поля или регистрируемые его

Динамический диапазон – соотношение максимального к минимальному параметру измеряемого сигнала.
Для расширения

Мгновенное значение напряжения:

Действующее (эффективное) значение переменного тока численно равно такому постоянному

В общем случае действующее значение напряжения для синусоидального сигнала:

Измерение характеристик электромагнитного поля

Работа индукционных датчиков (преобразователей) осуществляется на основе использования

Для переменного магнитного поля ЭДС:

Индуктивность измерительной катушки
Индукционный датчик представляет собой линейный преобразователь.

Простейшим измерительным устройством переменной напряженности электрического поля является электрический диполь, который

Контрольные вопросы