Составители:
Рубрика:
60 61
т. е. при значительном увеличении сопротивления цепи
(
)
1/
0
>>
RR
,
обладающей большой индуктивностью, э. д. с. самоиндукции может во
много раз превышать э. д. с. источника тока, включенного в цепь. Таким
образом, необходимо учитывать, что контур, содержащий индуктивность,
нельзя резко размыкать, так как это (возникновение значительных э. д. с.
самоиндукции) может привести к пробою изоляции и выводу из строя
измерительных приборов. Если в контур сопротивление вводить
постепенно, то э. д. с. самоиндукции не достигнет больших значений.
4.4. Энергия магнитного поля
Проводник, по которому протекает электрический ток, всегда
окружен магнитным полем, причем магнитное поле появляется и исчезает
вместе с появлением и исчезновением тока. Магнитное поле, подобно
электрическому, является носителем энергии. Естественно предположить,
что энергия магнитного поля равна работе, которая затрачивается током
на создание этого поля.
Рассмотрим контур индуктивностью L, по которому течет ток l.
С данным контуром сцеплен магнитный поток (см. (4.3))
LI
=
Y
, причем
при изменении тока на dI потокосцепление изменяется на
I
L
d
d
=
y
.
Однако для изменения потокосцепления на величину
Y
d
необходимо
совершить работу
I
LI
I
A
d
d
d
=
Y
=
. Тогда работа по созданию потоко-
сцепления
Y
будет
.2/d
0
2
ò
==
I
LILLIA
Следовательно, энергия магнитного поля, связанного с контуром,
.
2
/
2
LI
W
=
(4.9)
Исследование свойств переменных магнитных полей, в частности
распространения электромагнитных волн, явилось доказательством того,
что энергия магнитного поля локализована в пространстве. Это соответ-
ствует представлениям теории поля.
Энергию магнитного поля можно представить как функцию вели-
чин, характеризующих это поле в окружающем пространстве. Для этого
рассмотрим частный случай – однородное магнитное поле внутри длин-
ного соленоида. Подставив в формулу (4.9) выражение (4.4), получим
.
2
1
22
0
S
l
IN
W mm=
Так как (3.25)
(
)
NBlI
m
m
=
0
и
HB
m
m
=
0
, тоо
,
22
0
2
V
BH
V
B
W =
mm
=
(4.10)
где
V
Sl
=
– объем соленоида.
Магнитное поле соленоида однородно и сосредоточено внутри него,
поэтому энергия заключена в объеме соленоида и распределена в нем с
постоянной объемной плотностью
.
222
2
0
0
2
BH
H
B
V
W
w =
mm
=
mm
==
(4.11)
Выражение (4.11) для объемной плотности энергии магнитного поля
имеет вид, аналогичный формуле (1.54) для объемной плотности энер-
гии электростатического поля, с той разницей, что электрические вели-
чины заменены в нем магнитными. Формула (4.11) выведена для одно-
родного поля, но она справедлива и для неоднородных полей. Выраже-
ние (4.11) справедливо только для сред, для которых зависимость В от Н
линейная, т. е. оно относится только к пара- и диамагнетикам.
5. МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ВЕЩЕСТВА
5.1. Магнитные моменты электронов и атомов
Рассматривая действие магнитного поля на проводники с током и
на движущиеся заряды, мы не интересовались процессами,
происходящими в веществе. Свойства среды учитывались формально с
помощью магнитной проницаемости m.
Опыт показывает, что все вещества, помещенные в магнитное поле,
намагничиваются. Рассмотрим причину этого явления с точки зрения
строения атомов и молекул, положив в основу гипотезу Ампера, соглас-
но которой в любом теле существуют микроскопические токи, обуслов-
ленные движением электронов в атомах и молекулах.
Для качественного объяснения магнитных явлений с достаточным
приближением можно считать, что электрон движется в атоме по круго-
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 29
- 30
- 31
- 32
- 33
- …
- следующая ›
- последняя »
