Теория электромагнитного поля. Закон Кулона. Теорема Гаусса в интегральной форме, страница 13

Если допустим что якорь и полюс машины используются в качестве электродов некоторого конденсатора ,то картины электростатич-го и магн-го полей одинаковы.

Переменное электромагн-е поле .  Закон электромагнитной индукции.

1831 год М. Фарадей. Открытие явления электромагнитной индукции :В замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного потока охватываемого этим контуром возникает электрический ток, который назвали индукционным.

   Возникновение индукционного тока означает что при изменении магнитного потока в контуре возникает Э.Д.С. индукции:

      - З-н Электромагнитной индукции.

   2 способа получения индукционного тока :

1) Перемещение рамки в поле неподвижной катушки

2) Рамка неподвижна ,но изменяется магнитное ,-или за счёт движения катушки или за счет изменения тока в катушке или за счет того и другого вместе .Направление индукционного тока (аи Э.Д.С. индукции)определяется правилом Ленца: индукционный ток всегда так, чтобы препятствовать причине его вызывающей оправлен.

                                                   Лекция 16

Появление индукционного тока при движении контура в поле неподвижной катушки объясняется тем ,что на каждый свободный заряд q перемещающийся вместе с проводником в магнитном поле действует сила Лоренца:

   На рисунке электроны начнут перемещаться в низ – это и есть индукционный ток. Сила Лоренца в данном случае играет роль сторонней силы разделяющей заряды. Если неподвижный контур находится в переменном магнитном поле ,то появление индукционного тока не связано с силами Лоренца, т.к. они не действуют на неподвижные заряды .

Остаётся заключить, что индукционный ток обусловлен возникающими С электр-м полем. Этот вывод был сделан Максвеллом, который обобщил з-н

Электромагн-й индукции  Фарадея. Обобщение заключается в том, что изменяющееся во времени магн-е поле приводит к появлению в пространстве (любой среде )электр-го поля независимо от наличия проводящего контура.

   Последний лишь позволяет обнаружить (о возникновении в нём индукционного тока )существование этого электрического поля .

Обобщённая формулировка з-на электромагнитной индукции записывается в виде:,где -Э.Д.С. индукции.

напряжённость индуцированного электрического поля .

Стоящая в правой части полная производная по времени учитывает 2 фактора:

   1)Изменение магнитного потока через проводящий контур за счёт движения самого контура и возникающие при этом силы Лоренца.

   2)Изменение магнитного потока во времени через неподвижный контур.

Составляющая Э.Д.С. индукции от действия 1-го фактора может быть записана в виде:.

   Составляющая Э.Д.С. индукции от действия второго фактора:

   Здесь частная производная по t подчёркивает тот факт ,что контур неподвижен. Учитывая, что  ,получим .

   B последнем выражении операции дифференцирования во времени и интегрирования по поверхности поменяли местами потому что контур неподвижен .

   По теореме Стокса           

-второе уравнение Максвелла

Физический смысл :Изменяющееся во времени магн-е поле возбуждает вихревое электрич-е поле .

Т.к. ,то силовые линии электрич-го поля являются замкнутыми и они охватывают силовые линии магнитного поля.Направление силовых линий электрич-го и магн-го  полей связаны между собой правилом буравчика .

Полный электрический ток .

    Ранее мы рассматривали з-н полного тока в дифф-й форме для неизменных во времени полей -вихревое магн-е поле возбуждается токами

 проводимости. Однако кроме тока проводимости существуют и другие явления обусловливающие возникновение магн-го поля. Назовём полным электрич-м током совокупность явлений приводящих к возникновению магн-го поля .

   1.Ток проводимости –упорядоченное движение электрич-х зарядов в проводящей среде под действием электрич-го поля .

-сопровождается выделением типлоты по з-ну Джоуля-Ленца.

   2.Ток переноса –образуется движением заряженных тел или частиц в непроводящей среде (В частном случае в вакууме со скоростью )

объёмная плотность заряда.

   3.В молекулах диэлектрика который вносится во внешнее переменное электрич-е поле ,под действием  сил поля связанные заряды будут смещаться и образуют ток поляризации. Плотность тока поляризации пропорциональна скорости изменения вектора поляризации.