Чудо  - Рациональность - Наука - Духовность

Клуб Исследователь - главная страница

ЖИЗНЕННЫЙ ПУТЬ - это путь исследователя, постигающего тайны мироздания

Чем больше знаешь, тем больше убеждаешься что ни чего не знаешь...

Главная

Библиотека

О клубе
ГАИ "Алтай-Космопоиск"
Путеводитель по Алтаю
Маршруты (походы)
   Туризм

X-files

Наука и технологии

Техника и приборы

Косморитмодинамика

Новости

Фотоальбомы

Видеоальбомы

Карты (треки)

Прогноз погоды

Контакты

Форум

Ссылки, баннеры

 

Наш сайт доступен

на

52 языках

 

 
Если вам понравился сайт, то поделитесь со своими друзьями этой информацией в социальных сетях, просто нажав на кнопку вашей сети.
 
 
 
 
 
  Locations of visitors to this page
LightRay Рейтинг Сайтов YandeG Яндекс цитирования Яндекс.Метрика

 

Besucherzahler

dating websites

счетчик посещений

russian brides

contador de visitas

счетчик посещений

 

 

Здесь

может быть ваша реклама.

 

Наука и технологии

Виртуальный фонд естественнонаучных и научно-технических эффектов "Эффективная физика"
А  Б  В  Г  Д  Е  Ж  З  И  Й  К  Л  М  Н  О  П  Р  С  Т  У  Ф  Х  Ц  Ч  Ш  Щ  Ы  Э  Ю  Я   По связи разделов
Магнитостатическая энергия
Энергия стационарного магнитного поля в неферромагнитной изотропной среде

Анимация

Описание

Всякий электрический ток всегда окружен магнитным полем. Стационарные магнитные поля - поля постоянных электрических токов. 

Для установления тока I в электрической цепи необходимо совершить работу. Эту работу производит источник тока, включенный в цепь. В случае нарастающего тока работа источника больше количества выделившегося тепла. Дополнительная работа А, затрачиваемая на увеличение силы тока от 0 до I, равна энергии W, запасаемой контуром при установлении в нем тока:

 

,  (1)

 

 - собственная энергия тока I в данном контуре с индуктивностью L.

 

 Индуктивностью замкнутого проводящего контура называется скалярная величина, равная отношению магнитного потока, сцепленного с контуром (потокосцепления), к силе тока в этом контуре. Единицей индуктивности в системе СИ является генри (Гн). Это индуктивность такого контура, в котором при силе тока в 1А возникает магнитный поток в 1 Вб. 1Гн = 1Вб/А.

Увеличение силы тока I в проводнике вызывает соответствующее усиление его магнитного поля, которое, подобно электрическому полю, обладает энергией. Собственная энергия токов есть не что иное, как энергия магнитного поля данного контура с током.

В качестве примера рассмотрим однородное магнитное поле длинного соленоида (длина соленоида намного больше его диаметра) с неферромагнитным сердечником. Индуктивность такого соленоида:

 

L = m0mn2V,  (2)

 

где m0 - магнитная постоянная, m= 4p 10-7 Гн/м;

m - магнитная проницаемость вещества, безразмерная величина; она характеризует магнитные свойства вещества и зависит от рода вещества и от его состояния (например, температуры);

V- объем однородного поля внутри соленоида;

n - число витков обмотки, приходящихся на единицу длины соленоида.

 

При пропускании тока через обмотку соленоида внутри него возникает магнитное поле с индукцией В  (рис. 1).

 

Магнитное поле внутри длинного соленоида

 

 

Рис. 1

 

Магнитная индукция однородного поля внутри такого соленоида:

 

B = m0mn2I, 

 

откуда:

 

,  (3)

 

Подставляя выражения (2) и (3) в (1), получим величину магнитной энергии однородного магнитного поля внутри длинного соленоида с током I:

 

 (4)

 

Поскольку поле однородно, его энергия Wm распределена равномерно по всему объему поля V с объемной плотностью wm:

 

.  (5)

 

Так как индукция B и напряженность магнитного поля H в изотропной среде связаны соотношением B = m0mn2H, выражение для объемной плотности энергии магнитного поля можно записать в следующих трех эквивалентных формах:

 

.

 

В случае неоднородного магнитного поля тока I, проходящего по проводнику произвольной формы, энергия распределена в поле неравномерно. 

Напишем выражение для энергии малого участка магнитного поля объемом dV, выбранного таким образом, что в его пределах объемную плотность энергии wm можно считать всюду одинаковой:

 

.

 

Соответственно энергия, локализованная, в объеме V равна:

 

,  (6)

 

где интегрирование проводится по объему поля V

 

При получении формулы (6) предполагалось, что - постоянная величина. Это утверждение точно выполняется для вакуума и с хорошей точностью для неферромагнитных изотропных сред (диамагнетиков и парамагнетиков).

В качестве примера неоднородного поля можно рассмотреть магнитное поле в вакууме, создаваемое длинным прямым проводником с постоянным током I

Пусть проводник расположен перпендикулярно плоскости рисунка и электрический ток I направлен к нам. Силовые линии магнитного поля в этом случае являются концентрическими окружностями, ось которых совпадает с проводником (рис. 2).

 

Магнитного поле прямого тока

 

 

Рис. 2

 

Магнитная индукция В вне проводника описывается формулой:

 

,

 

объемная плотность энергии:

 

.  (7)

 

Из приведенных формул видно, что, чем больше расстояние до проводника, тем меньше магнитная индукция и, следовательно, объемная плотность магнитной энергии.

Начало исследований электромагнитных явлений было положено опытом датского физика Х.Эрстеда в 1820 г. Термин "магнитное поле" впервые ввел в 1832 г. английский физик М.Фарадей.

Временные характеристики

Время инициации (log to от -10 до 3);

Время существования (log tc от 15 до 15);

Время деградации (log td от -10 до 3);

Время оптимального проявления (log tk от -10 до 3).

Диаграмма:

Технические реализации эффекта

Техническая реализация магнитостатической энергии

Простейшая техническая реализация магнитостатической энергии описана выше не примере включения соленода в цепь постоянного тока.

Применение эффекта

Магнитоэлектрический измерительный механизм, основанный на взаимодействии постоянного магнитного поля и подвижной катушки с током. 

При протекании тока возникают силы, создающие вращательный момент, который по мере поворота рамки уравновешивается механическим противодействующим моментом. Вращающий момент пропорционален току, числу витков катушки, ее площади и индукции В магнитного поля.

Магнитометры, магнитоэлектрические реле, магнитные ловушки, масс-спектрометры, магнитогидродинамические генераторы и т. д.

 

Литература

 1. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики.- М.: Высшая школа, 1989.

 2. Физический энциклопедический словарь.- М.: Советская энциклопедия, 1983.

Ключевые слова

  • магитная энергия
  • постоянный ток
  • индуктивность
  • объемная плотность энергии
  • магнитная индукция
  • однородное магнитное поле
  • неоднородное магнитное поле
  • магнитная проницаемость
  • напряженность магнитного поля
  • магнитная постоянная

Разделы естественных наук:

Магнитное поле

Формализованное описание Показать