Электромагнитное поле. (Лекция 6)

1.

2.

3.

Электромагнитное поле есть вид материи,
определяющийся во всех точках двумя
векторными
величинами,
которые
характеризуют
две
его
стороны
«электрическое поле» и «магнитное поле».
Электромагнитное поле оказывает силовое
воздействие на заряженные частицы,
зависящее от скорости и значения их заряда.

4.

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ
Электрическое поле – это силовое поле, существующее вокруг частиц
(тел), обладающих особенным свойством, называемым «электрический
заряд».
Действие сил в этом поле направлено на частицы и тела, обладающие
этим же свойством.
Значение действующей силы F зависит от количества заряда q1, q2 во
взаимодействующих частицах (телах) и расстояния между заряженными
частицами (телами) r. Это значение определяется законом Кулона:
F
1
4 0
q1q2
2
r
Первичной характеристикой электрического поля является
поток электрического смещения Q, измеряемый в кулонах
(Кл) и равный заряду частицы или тела, создающих поле.

5.

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ
Поток электрического смещения
Q=Σq
q
q
q
q
q
Поток электрического смещения через
замкнутую поверхность равен
электрическому заряду, находящемуся в
объёме, ограниченном этой поверхностью.
(Закон Гаусса)
q
(I)
Главные характеристики электрического поля:
D – плотность потока электрического смещения, Кл/м2
Е – напряжённость электрического поля, Н/Кл или В/м
U – электрическое напряжение, В=Дж/Кл

6.

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ
Магнитное поле – это силовое поле, существующее вокруг движущихся
частиц (тел), обладающих особенным свойством, называемым
«электрический заряд».
Действие сил в этом поле направлено на движущиеся частицы и тела,
обладающие этим же свойством.
Значение действующей силы F зависит от количества заряда q1, q2 во
взаимодействующих частицах (телах), скорости движения этих частиц (тел) и
расстояния между заряженными частицами (телами) r. Это значение
определяется законом Ампера:
0 I1 I 2 2
F
l
2
4 r
Первичной характеристикой магнитного поля является
напряжённость магнитного поля Н, измеряемая в амперах,
поделённых на метр (А/м) и определяемая законом БиоСавара-Лапласа.

7.

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ
Закон Био-Савара-Лапласа:
Напряжённостью магнитного поля Н называется векторная величина*,
пропорциональная силе тока I , протекающего по элементарному отрезку
проводника длиной Δl, длине этого отрезка и обратно пропорциональная
квадрату расстояния r до рассматриваемой точки поля.
0 I1 I 2 2
F
l
2
4 r
I
Δl
r
Сила, действующая на единичный заряд (q=1Кл),
двигающийся с единичной скоростью (Δl/τ= 1 м/с):
Н
называется индукцией магнитного поля В.
______________________________________
*Направление вектора определяется по правилу «буравчика»
В=μ0Н

8.

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ
Магнитной индукцией называется векторная величина*,
определяющая силу f, действующую на единичный заряд q, и
направленную перпендикулярно направлению движения заряда,
движущегося с единичной скоростью v:
В1
f1
v2
f1
q 2 v2
I1
1 – источник магнитного поля,
2- пробный заряд
q2
В1
Направление силы
определяется
правилом «левой руки»
______________________________________
*Направление вектора магнитной индукции определяется по правилу «буравчика»

9.

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ
Магнитный поток
B
Тл∙м ⇒вебер (Вб)
2
(II)
Поток магнитной индукции В через
замкнутую поверхность S равен нулю.
= Магнитные заряды не существуют.
(Закон Гаусса для магнитного поля)
S

10.

Закон электромагнитной индукции
dФ
ЭДС=−
dτ
v2
f1
Uав=v B lав
Uав=Е lав
U
В1
F
______________________________________
*Направление вектора определяется по правилу буравчика
Е=v B

11.

Закон электромагнитной
индукции
dФ
ЭДС=−
dτ
Uав=v B lав
В

12.

Закон электромагнитной
индукции
dФ
ЭДС=−
dτ
Uав=v B lав
В

13.

Закон электромагнитной
индукции
dФ
ЭДС=−
dτ
Uав=v B lав
В

14.

Закон электромагнитной
индукции
dФ
ЭДС=−
dτ
Uав=v B lав
Ф1= 40
Ф2= 24

15.

Закон электромагнитной индукции
dФ
ЭДС=−
dτ
Электрическая работа в замкнутом контуре:
При изменении во времени магнитного поля в том же
пространстве появляется связанное
С учётомс ним электрическое поле.
получаем:
(III)

16.

Расширение понятия
«Электрический ток»
1.Ток проводимости
2.Плотность тока проводимости
3.Ток смещения
4.Плотность тока смещения
Общие свойства электрического тока:
- Электрический ток возникает под действием
электродвижущей силы.
- Для появления электрического тока необходим
замкнутый путь.

17.

Ток проводимости
Электрическим током проводимости называется направленное
движение заряженных частиц в соответствии со знаком их заряда
и направлением электрического поля.
Единица измерения тока – ампер (А). Ток в 1 А, протекающий по проводнику,
означает, что через поперечное (току) сечение проводника за одну секунду
проходят частицы с суммарным зарядом одного знака, равным 1 Кл.
Электрический ток является скалярной величиной.

18.

Плотность тока проводимости
Плотностью тока проводимости называется вектор,
направленный перпендикулярно площадке поперечного сечения,
через которое проходит электрический ток, и равный значению
тока, поделённому на площадь, через которую он проходит
При равномерной
плотности тока
При неравномерной
плотности тока
Размерность
Постоянный
– электрический
ток,является
вектор плотности
Плотностьток
тока
проводимости
точечной
которого
не меняет направления
со временемполя
.
характеристикой
электрического
в
Переменный ток – проводящей
электрический среде
ток, вектор плотности
которого постоянно меняет направление со временем.

19.

Ток смещения
Q
q
3q
2q
Скорость изменения потока электрического смещения
Электрическим током смещения называется изменение
потока электрического смещения во времени

20.

Плотность тока смещения
Каждая точка поля характеризуется векторной величиной - D,
называемой «плотность потока электрического смещения».
При изменении электрического поля изменяется и плотность потока
электрического смещения в каждой его точке со скоростью:
А
м2
Постоянный
ток смещения
смещения –– векторная
изменениевеличина,
плотностиотражающая
потока
Плотность тока
электрического
смещенияплотности
в одном направлении
(увеличение
скорость изменения
потока электрического
или уменьшение).
смещения.
Переменный ток смещения – чередующиеся изменения
направления и модуля вектора плотности потока
электрического смещения.

21.

ЧЕТВЁРТОЕ УРАВНЕНИЕ МАКСВЕЛЛА
I
Ток смещения
Ток проводимости
dQ/d
Плотность тока смещения
D=dQ/dS
H
(IV)
Сумма тока проводимости I и тока смещения dQ/dτ через
незамкнутую поверхность S равна циркуляции напряжённости
магнитного поля на замкнутом контуре длиной l , который является
границей поверхности S. (теорема о циркуляции магнитного поля).

22.

Система уравнений электромагнитного
поля
Уравнение
Рисунок
Словесная формулировка
(уравнения Максвелла)
Q
S
зам
Поток электрического смещения через замкнутую
поверхность S равен заряду Q, находящемуся в
объёме, окружаемом этой поверхностью (Закон
Гаусса)
Поток магнитной индукции B через замкнутую
поверхность S равен нулю (магнитные заряды не
существуют)
S
зам
B
B
Работа по перемещению единичного заряда по
замкнутому контуру длиной l (ЭДС) равна скорости
изменения магнитного потока, пронизывающего
площадь S, ограниченную этим контуром (Закон
электромагнитной индукции)
H
Сумма тока проводимости I и тока смещения dQ/dτ
через незамкнутую поверхность S равна циркуляции
напряжённости магнитного поля на замкнутом
контуре длиной l , который является границей
поверхности S. (теорема о циркуляции магнитного
поля).
S
E
I
dQ/d

23.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ

24.

Лекция окончена.
Фундаментальные законы электричества
Закон
электромагнитной
индукции
Закон Кулона
dФ
ЭДС=−
dτ
1 q1 q2
F=
4 πε 0 r 2
Закон Ампера
ΔF=
μ0 I 1 I 2
4π
Прошу задавать вопросы.
Можно в письменном виде.
r
2
Δl
2