15.Энергия электрического и магнитного поля.

Для электрического и магнитного полей их энергия пропорциональна квадрату напряжённости поля. Вычисление полной энергии электрического поля даже одного электрона приводит к значению равному бесконечности, поскольку соответствующий интеграл расходится. Бесконечная энергия поля вполне конечного электрона составляет одну из теоретических проблем классической электродинамики. Вместо него в физике обычно используют понятие плотности энергии электромагнитного поля (в определенной точке пространства). Общая энергия поля равняется интегралу плотности энергии по всему пространству.

Плотность энергии электромагнитного поля является суммой плотностей энергий электрического и магнитного полей.

60) Какая физическая величина является количественной характеристикой намагниченного состояния вещества? Количественной характеристикой намагниченного состояния вещества служит векторная величина, называемая намагниченностью J

где - магнитный момент i – ого атома (молекулы) из общего числа N атомов (молекул), содержащихся в малом объеме .

61) Чем отличаются ферромагнетики от других веществ в магнитном отношении?

Ферромагнетики — вещества (как правило, в твёрдом кристаллическом или аморфном состоянии), в которых ниже определённой критической температуры(точки Кюри) устанавливается дальний ферромагнитный порядок магнитных моментов атомов или ионов (в неметаллических кристаллах) или моментов коллективизированных электронов (в металлических кристаллах). Иными словами, ферромагнетик — такое вещество, которое при охлаждении ниже определённой температуры приобретает магнитные свойства. Ферромагнитные вещества — это особый класс веществ, для которых зависимость намагниченности от напряженности магнитного поля существенно нелинейная, и эквивалентное значение магнитной восприимчивости вещества может составлять десятки и сотни тысяч.

62) Что такое «домены», какова их природа и что с ними происходит при намагничивании ферромагнетики? ДОМЕНЫ в кристаллах (от франц. domaine - владение) - области кристалла с однородной атомно-кристаллич. или магн. структурами закономерным образом повёрнутыми или (и) сдвинутыми относительно друг друга.

63) Чему равен магнитный момент атомов, из которых состоят диамагнетики? Общий магнитный момент атома (молекулы)  равен векторной сумме магнитных моментов (орбитальных и спиновых) входящих в атом (молекулу) электронов:

Диамагнетики состоят из атомов, которые в отсутствие внешнего магнитного поля не имеют собственных магнитных моментов, так как у них скомпенсированы все спиновые и все орбитальные магнитные моменты.

64) Какие магнетики состоят из атомов, обладающих собственными магнитными моментами? Магнетики состоят из атомов, которые в свою очередь состоят из положительных ядер и, условно говоря, вращающихся вокруг них электронов. Диамагнетики.

65) В чём заключается диамагнитный эффект? В магнитном поле все электроны атома приобретают наведенный магнитный момент, противоположный по направлению и пропорциональный по модулю напряженности внешнего поля. Диамагнитный эффект присущ всем веществам без исключения, но у одних веществ (диамагнетиков) его можно легко обнаружить - в отсутствие внешнего поля суммарный магнитный момент атома равен нулю, во внешнем поле наводится магнитный момент, противоположный внешнему полю.

66) В чём заключается Парамагнитный эффект? Парамагнитные вещества отличаются от диамагнитных тем, что атомы этих веществ и в отсутствие внешнего поля имеют не равные нулю суммарные магнитные моменты. тепловое движение как бы приводит к двум противоположным эффектам: с одной стороны оно «разбрасывает» атомы, с другой - ориентирует их магнитные моменты вдоль внешнего поля. Если температура не слишком велика, ориентирующий эффект может привести к преимущественной ориентации магнитных моментов атомов по направлению внешнего поля. Поэтому в парамагнетиках появляется собственное магнитное поле, направленное в ту же сторону, что и внешнее. Парамагнитный эффект накладывается на диамагнитный и перекрывает его.

67) Какие вещества ослабляют магнитное поле? Все вещества, помещённые в магнитное поле, намагничиваются в той или иной мере, то есть сами поддерживают (парамагнетики), ослабляют (диамагнетики) или даже усиливают (ферромагнетики) внешнее магнитное поле.

68) Какие вещества усиливают магнитное поле? Парамагнетики.

69) Определение вектора магнитной индукции.

Магни́тная инду́кция  — векторная величина, являющаяся силовой характеристикой магнитного поля в данной точке пространства. Показывает, с какой силой магнитное поле действует на заряд , движущийся со скоростью .Более точно,  — это такой вектор, что сила Лоренца , действующая на заряд , движущийся со скоростью , равна

где α — угол между векторами скорости и магнитной индукции.

70) Теорема Гаусса для магнитного поля. Поток вектора магнитной индукции через любую замкнутую поверхность равен нулю:

Это эквивалентно тому, что в природе не существует «магнитных зарядов» (монополей), которые создавали бы магнитное поле, как электрические заряды создают электрическое поле. Иными словами, теорема Гаусса для магнитной индукции показывает, что магнитное поле является вихревым.

71) Почему поток вектора магнитной индукции через замкнутую поверхность равен 0? Потому что в классической электродинамике невозможно существование магнитных зарядов, которые создавали бы магнитное поле подобно тому, как электрические заряды создают электрическое поле.

72) Что такое циркуляция вектора напряжённости электростатического поля и чему она равна? Циркуляцией вектора по замкнутому контуру называют интеграл вида:, где d – элемент контура (траектории перемещения заряда –замкнутой линии, проведенной в электрическом поле). Циркуляция вектора напряженности по любому замкнутому контуру в электростатическом поле равна нулю.

73) Что такое циркуляция вектора индукции магнитного поля и чему она равна в отсутствии переменного электрического поля? циркуляция вектора магнитной индукции равна току, охваченному контуром, умноженному на магнитную постоянную.

74) В чём заключается явление электромагнитной индукции? Электромагнитная индукция — явление возникновения электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, проходящего через него. электродвижущая сила, возникающая в замкнутом проводящем контуре, пропорциональна скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную этим контуром. Величина э.д.с. не зависит от того, что является причиной изменения потока — изменение самого магнитного поля или движение контура (или его части) в магнитном поле.

75) Закон Электромагнитной индукции Фарадея.( Э.Д.С. электромагнитной индукции в контуре численно равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока сквозь поверхность, ограниченную этим контуром.) что электродвижущая сила, возникающая в замкнутом проводящем контуре, пропорциональна скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную этим контуром. Величина э.д.с. не зависит от того, что является причиной изменения потока — изменение самого магнитного поля или движение контура (или его части) в магнитном поле. Электрический ток, вызванный этой э.д.с. , называется индукционным током.

76) Правило Ленца, определяющее направление индукционного тока. Правило Ленца, правило для определения направления индукционного тока: Индукционный ток, возникающий при относительном движении проводящего контура и источника магнитного поля, всегда имеет такое направление, что его собственный магнитный поток компенсирует изменения внешнего магнитного потока, вызвавшего этот ток. Сформулировано в 1833 г. Э. Х. Ленцем.Если ток увеличивается, то и магнитный поток увеличивается.