4.Магнитные свойства вещества.

Магнетиками называются все вещества, заполнение которыми пространства между взаимодействующими токами вызывает изменение магнитных сил, действующих на токи в этом пространстве. Таким свойством, но в весьма различной степени обладают все вещества. Отношению магнитной индукции в исследуемом веществе к магнитной индукции в вакууменазывается относительная магнитная проницаемость вещества. Вещества для которых  > 1 называются парамагнетиками, вещества для которых  < 1 называются диамагнетиками. Для парамагнетиков и диамагнетиков магнитная проницаемость не зависит от величины напряженности внешнего магнитного поля. Причем для них отличие  от единицы незначительно. Вещества, для которых  >> 1, называются ферромагнетиками. При этом магнитная проницаемость сильно зависит от напряженности магнитного поля .

С ее увеличением  сначала быстро растет достигая максимума, а затем уменьшается, приближаясь при очень сильных полях к значению =1 (см.рис.18а). При этом магнитная индукция при сравнительно небольшой напряженности H_макс достигает большого значения B_макс после чего изменяется уже медленно – пропорционально изменению H (рис.18б).

Если в ферромагнетике, намагниченном, например, до состояния B_макс (рис.19 кривая 0-1), начинает уменьшаться напряженность магнитного поля H, то индукция B тоже будет уменьшаться (кривая 1-2), однако при H=0 ферромагнетик не размагничивается полностью: в нем остается остаточная магнитная индукция B₀ . Для полного размагничивания необходимо приложить противоположное внешнее поле напряженностью –H_кр (кривая 2-3). При дальнейшем увеличении противоположного поля ферромагненик начнет перемагничиваться до насыщения B_макс (кривая 3-4). Затем ферромагнетик можно опять размагнитить (кривая 4-5-6) и вновь перемагнитить (кривая 6-1). Рассмотренное явление отставания изменения магнитной индукции от изменения напряженности намагничивающего поля называется магнитным гистерезисом, а замкнутая кривая 1-2-3-4-5-6-1 – петлей гистерезиса.

2.Электромагнитная индукция. Эдс индукции.

Фарадей открыл, что во всяком замкнутом проводящем контуре при изменении потока магнитной индукции через поверхность ограниченную этим контуром, возникает электрический ток. Это явление называется электромагнитной индукцией, а возникающий ток - индукционным.

Закон Фарадея: ЭДС индукции, возникающая в замкнутом контуре, не зависит от способа, которым вызывается изменение потока магнитной индукции , и определяется лишь скоростью изменения магнитного потока , т.е. d/dt.

Правило Ленца: магнитное поле возникающего индукционного тока стремится препятствовать вызвавшему его изменению магнитного потока.

Φ = BS cos α

ЭДС индукции в контуре равна скорости уменьшения потока индукции , пронизывающей этот контур.

Таким образом, индукционный ток в контуре имееттакое направление, что его собственное магнитное поле компенсирует изменение потока магнитной индукции, вызывающее этот ток (рис.20.)

Для контура из N витков вращающегося в магнитном поле с постоянной угловой скоростью площадью S магнитная индукция равна

Электрический ток I, текущий в любом контуре, создает пронизывающий этот контур магнитный поток  = NΦ = NS. При изменении I будет изменяться также и , и следовательно в этом контуре будет индуцироваться ЭДС. Это явление называется самоиндукцией.

При изменении силы тока в контуре возникает ЭДС самоиндукции

при L = const

Если индуктивность контура определяется катушкой индуктивности, то

 - магнитная проницаемость вещества сердечника катушки, n – число витков на единицу длины, l – длина катушки индуктивности, S – площадь поперечного сечения, V – объем катушки.

Благодаря явлению самоиндукции при замыкании или размыкании цепи постоянного тока, в которой содержится катушка индуктивности, ток изменяется по экспоненте:

При размыкании (рис.21, кривая 1)

При замыкании (рис.21, кривая 2)

Проводник с индуктивностью L, по которому течет ток I обладает энергией, которая равна энергии магнитного поля заключенного внутри катушки индуктивности:

при этом объемная плотность энергии магнитного поля равна