64.Плотность энергии магн. Поля Wm.Полная энергия неоднородного магнитного поля.

Магнитное поле внутри соленоида однородно и сосредоточено внутри него, поэтому энергия заключена в объеме соленоида и имеет с нем однородное распределение с постоянной объемной плотностью   (3)  Формула (3) для объемной плотности энергии магнитного поля имеет вид, аналогичный выражению для объемной плотности энергии электростатического поля, с тем отличием, что электрические величины заменены в нем магнитными. Формула (3) выводилась для однородного поля, но она верна и для неоднородных полей. Формула (3) справедлива только для сред, для которых линейная зависимость В от Н , т.е. оно относится только к пара- и диамагнетикам. 

Энергию магнитного поля в катушке индуктивности можно найти по формуле:

где:

Ф — магнитный поток,

I — ток,

L — индуктивность катушки или витка с током.

65.Взаимная индукция.Трансформатор.Коэффициент трансформации.

Взаимоиндукция (взаимная индукция) — возникновение электродвижущей силы (ЭДС) в одном проводнике вследствие изменения силы тока в другом проводнике или вследствие изменения взаимного расположения проводников. Взаимоиндукция — частный случай более общего явления —электромагнитной индукции.

Явление взаимоиндукции широко используется для передачи энергии из одной электрической цепи в другую, для преобразования напряжения с помощью трансформатора.

Трансформатор представляет собой сердечник из тонких стальных изолированных одна от другой пластин, на котором помещаются две, а иногда и больше обмоток из изолированного провода. Обмотка, к которой присоединяется источник электрической энергии переменного тока, называется первичной обмоткой, остальные обмотки – вторичными.  

Если во вторичной обмотке трансформатора намотано в три раза больше витков, чем в первичной, то магнитное поле, созданное в сердечнике первичной обмоткой, пересекая витки вторичной обмотки, создаст в ней в три раза больше напряжение.

Применив трансформатор с обратным соотношением витков, можно так же легко и просто получить пониженное напряжение.

С допустимой для практики точностью можно считать, что отношение числа витков первичной обмотки к вторичной равно отношению приложенного напряжения к выходному.

  Это отношение, называемое коэффициентом трансформации, обычно сокращают на меньшее из чисел, и тогда коэффициент трансформации получают в виде отношения единицы к некоторому числу (1:4; 1:50) или, наоборот, некоторого числа к единице

66.Общая характеристика теории Максвелла. . Первое уравнение Максвелла

датский физик Эрстед демонстрировал электрический ток и обнаружил, что вокруг проводника с током существует магнитное поле. Это было обнаружено по действию электрического тока на магнитные стрелки, расположенные около проводника с током. Экспериментально с помощью железных опилок или набора магнитных стрелок было установлено, что магнитные линии являются замкнутыми. Тогда можно говорить, что магнитное поле имеет вихревой характер. Математически это записывается с помощью оператора «ротор», этот оператор записывается символами или . Характеристикой магнитного поля является его напряженность , поэтому говорят о вихрях напряженности магнитного поля. Они существуют не только вокруг тока проводимости, но и вокруг тока смещения. Тогда этот экспериментальный факт можно записать с помощью уравнения:

(2.1)

(2.1.1)

Здесь - плотность тока проводимости, а - плотность тока смещения.

Формула (2.1) представляет собой первое уравнение Максвелла в дифференциальной форме. При интерпретации этого уравнения необходимо понимать следующее:

1. Уравнение (2.1) утверждает, что вокруг любого тока существует вихревое магнитное поле;

2. Выражение «электрический ток порождает магнитное поле» не совсем корректно для постоянного тока, так как не существует системы отсчета, в которой проводник с током существовал бы отдельно от магнитного поля;

3. Нельзя говорить, что постоянный ток порождает постоянное магнитное поле, так как они существуют в единстве, и здесь нет причинно-следственной связи;

4. В случае переменных полей можно говорить, что изменяющееся электрическое поле порождает магнитное поле. Но об этом речь в другом уравнении Максвелла;

5. Уравнение (2.1) является описанием бесконечно малой окрестности некоторой изучаемой точки.

Получим первое уравнение Максвелла в интегральной форме. Для этого умножим скалярно формулу (2.1) на вектор и проинтегрируем по поверхности всей площадки:

(2.2)

Применим к левой части уравнения (2.2) формулу Стокса:

(2.3)

Здесь - замкнутый контур, ограничивающий поверхность , а - проекция вектора напряженности магнитного поля на касательную к контуру. Подставляем формулу (2.3) в формулу (2.2):

(2.4)

Здесь по определению плотности тока записаны значения тока проводимости и тока смещения:

(2.5)

(2.6)

Уравнение (2.4) представляет собой первое уравнение Максвелла в интегральной форме. Оно имеет тот же смысл, что и уравнение в дифференциальной форме, только здесь речь идет о конечном замкнутом контуре и конечной площадке.

Физическая сущность первого уравнения Максвелла в интегральной форме – вокруг тока проводимости и тока смещения существуют вихри магнитного поля.