21. Что называется магнитной восприимчивостью, проницаемостью?

Магнитная восприимчивость – величина, характеризующая связь между магнитным моментом вещества и магнитным полем в этом веществе.

.

Магнитная проницаемость – величина, характеризующая связь между магнитной индукцией и напряжённостью магнитного поля в веществе.

.

22. Какие вещества называются диа-, пара-, ферромагнетиками? Что называется температурой Кюри?

Диамагнетики – вещества, намагничивающиеся против направления внешнего магнитного поля. В отсутствие внешнего магнитного поля диамагнетики немагнитны. Под действием внешнего магнитного поля каждый атом диамагнетика приобретает магнитный момент p_m, пропорциональный напряжённости поля H и направленный навстречу полю. Магнитная восприимчивость χ отрицательна и мала по абсолютной величине ().

Парамагнетики – вещества, которые намагничиваются во внешнем магнитном поле в направлении внешнего магнитного поля и имеют положительную магнитную восприимчивость. Магнитная восприимчивость χ положительна и мала по абсолютной величине ().

Ферромагнетики – вещества, способные обладать намагниченностью в отсутствие внешнего магнитного поля при температуре ниже точки Кюри. Магнитная восприимчивость является функцией напряжённости магнитного поля и достигает больших значений ().

При температуре выше точки Кюри ферромагнетик становится парамагнетиком, восприимчивость которого подчиняется закону Кюри-Вейсса:

, где:

C – постоянная Кюри;

T – абсолютная температура;

T_C – температура Кюри.

23. Что такое ферромагнитные домены? Как зависят от напряжённости магнит­ного поля намагниченность и магнитная восприимчивость ферромагнетика?

Домены – области спонтанной намагниченности, возникающие в кристалле, в пределах каждой из которых магнитные моменты параллельны друг другу. В пределах каждого домена ферромагнетик спонтанно намагничен до насыщения и обладает определённым магнитным моментом. Направления этих моментов для разных доменов различны, так что в отсутствие внешнего поля суммарный момент всего тела равен нолю. Домены имеют размеры порядка 1-10 мкм.

Зависимость намагниченности и магнитной восприимчивости ферромагнетика от напряжённости магнитного поля.

24. В чем состоит явление электромагнитной индукции? Чем определяется эдс индукции? Сформулируйте правило Ленца. Трактовка явления электро­магнитной индукции?

Явление электромагнитной индукции.

В замкнутом проводящем контуре при изменении потока магнитной индукции через поверхность, ограниченную этим контуром, возникает электрический ток

ЭДС электромагнитной индукции определяется лишь скоростью изменения Ф, т.е. значением , и не зависит от способа, которым осуществляется его изменение. При изменении знака направление ЭДС также меняется.

Правило Ленца – индукционный ток всегда направлен так, чтобы противодействовать причине, его вызывающей.

Трактовка явления электро­магнитной индукции

По Фарадею: переменное магнитное порождает индукционный ток.

По Максвеллу: переменное магнитное поле создает вихревое электрическое поле.

25. Дайте определение индуктивности контура. Какой индуктивностью обладает соленоид? Какую работу необходимо совершить при включении тока в кон­туре, на что расходуется эта работа, чему она равна? Что называется коэффициентом взаимной индукции кон­туров? Докажите симметричность коэффициентов взаимной индукции двух контуров.

Индуктивность контура – коэффициент пропорциональности между силой тока и полным магнитным потоком.

Электрический ток, текущий в любом контуре, создает пронизывающий этот контур магнитный поток ψ. При изменениях I изменяется также и ψ, вследствие чего в контуре индуцируется э.д.с. Это явление называется самоиндукцией.

В соответствии с законом Био-Савара магнитная индукция B пропорциональна силе тока, вызвавшего поле. Отсюда вытекает, что ток I в контуре и создаваемый им полный магнитный поток ψ через контур пропорциональны друг другу:

.

Индуктивность соленоида.

Индукция поля внутри соленоида равна:

.

Поток через каждый из витков равен:

.

Полный магнитный поток, сцепленный с соленоидом равен:

.

где: l – длина соленоида, S – площадь поперечного сечения, n – число витков на единицу длины.

Сопоставление и дает для индуктивности очень длинного соленоида выражение:

.

При включении тока в контуре к нему необходимо подвести э.д.с., которая идёт на преодоление сопротивления среды:

.

Коэффициент взаимной индукции кон­туров.

Возьмем два контура, расположенные близко друг к другу. Если в контуре 1 течет ток силы I₁, он создает через контур 2 пропорциональный I₁ полный магнитный поток:

.

При изменениях тока I₁ в контуре 2 индуцируется э. д. с.

.

Аналогично, при протекании в контуре 2 тока силы I₂ возникает сцепленный с контуром 1 поток:

.

При изменениях тока I₂ в контуре 1 индуцируется э.д.с.

.

Контуры 1 и 2 называются связанными, а явление возникновения э. д. с. в одном из контуров при изменениях силы тока в другом называется взаимной индукцией.

Коэффициенты пропорциональности L₁₂ и L₂₁ называются взаимной индуктивностью контуров. В отсутствие ферромагнетиков эти коэффициенты всегда равны друг другу:

.

Их величина зависит от формы, размеров и взаимного расположения контуров, а также от магнитной проницаемости, окружающей контуры среды. Измеряется коэффициент взаимной индукции кон­туров в тех же единицах, что и индуктивность.