Физика. Электромагнетизм. Часть 2. Электромагнитная индукция, магнитные свойства вещества, электромагнитные колебания и волны. Барсуков В.И. - 28 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

даст в катушке и за ее пределами вихревое электрическое поле. Силы этого поля вызовут в витке ток
самоиндукции такого направления, что магнитное поле этого тока будет препятствовать нарастанию
магнитного потока пронизывающего виток. Чтобы магнитное поле тока самоиндукции было проти-
воположно магнитному полю тока в катушке, необходимо, чтобы линии вихревого электрического
поля были направлены так, как это показано на рисунке (это направление соответствует направлению
тока самоиндукции).
8 В процессе разрядки конденсатора разность потенциалов на обкладках, заряд обкладок, на-
пряженность электрического поля уменьшаются, соответствующие характеристики магнитного поля
возрастают. Энергия электрического поля конденсатора постепенно превращается в энергию магнит-
ного поля катушки. В момент, когда конденсатор полностью разрядится, энергия электрического по-
ля будет равна нулю, а энергия магнитного поля максимальна
2
2
0
LI
W
B
= ,
где L – индуктивность катушки;
0
I – максимальный ток в катушке.
Этим мгновением заканчивается первая стадия колебательного процесса.
9 Если бы контур не был разорван обкладками конденсатора, то ток
0
I существовал бы в нем сколь
угодно долго, не нуждаясь ни в напряжении, ни в ЭДС: ведь сопротивление контура равно нулю (в мо-
мент, когда ток в контуре достигает максимального значения
0
I , и напряжение, и ЭДС самоиндукции
равны нулю). Наличие в контуре конденсатора приводит к тому, что ток на его обкладках обрывается,
заряды здесь тормозятся и накапливаются: на той обкладке, по направлению к которой течет ток, нака-
пливаются положительные заряды, на другой обкладке – отрицательные. Это приводит к тому, что в
конденсаторе и в катушке вновь возникает электростатическое поле, но теперь уже противоположного
направления. Это поле тормозит движение зарядов катушки. Ток, а, следовательно, и его магнитное по-
ле начинают убывать. Уменьшение магнитного поля сопровождается возникновением ЭДС самоиндук-
ции, возникновением вихревого электрического поля, которые препятствуют уменьшению тока и под-
держивают его первоначальное направление (проанализируйте рис. 29, б). Благодаря совместному дей-
ствию вихревого и кулоновского полей ток постепенно уменьшается до нуля. Энергия магнитного поля
снова переходит в энергию электрического поля. Этим завершается вторая стация цикла. На третьей и
четвертой стадиях повторятся те же процессы, что и на первой и второй стадиях, но в обратном направ-
лении. Пройдя все эти четыре стадии, контур вернется в исходное состояние. Последующие циклы бу-
дут в точности повторяться.
Таким образом, в колебательном контуре периодически изменяются (колеблются) следующие фи-
зические величины: q – заряд на обкладках конденсатора; U – разность потенциалов на конденсаторе и,
следовательно, на концах катушки; i – ток в катушке;
Е
r
– напряженность электрического поля; В
r
– ин-
дукция магнитного поля; W
E
– энергия электрического поля; W
B
– энергия магнитного поля.
10 Сопоставляя электромагнитные колебания с механическими, например, с колебаниями пру-
жинного маятника, нетрудно подметить, что каждой величине, характеризующей механические ко-
лебания, соответствует электрическая или магнитная величина, играющая в электромагнитных коле-
Рис. 29
а) б)
вихр
F
r
вихр
Е
r
вихр
Е
r
вихр
F
r
ток
ток
линия
линия
линия
ст эл
F
r
ст эл
F
r
линия
B
B
.
.

Страницы