Физика. Примеры решения задач, теория - Гомонова А.И.
Скачать (прямая ссылка):
и отрезком проводника ЛI. Направление этой силы определяется правилом
буравчика или правилом левой руки. (Если левую руку расположить так,
чтобы перпендикулярная к проводнику составляющая вектора магнитной
индукции В входила в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по
току, то отогнутый на 90° большой палец покажет направление действующей
на участок проводника силы.) Правило буравчика: головку бу-
-> -
равчика вращают от вектора А I к вектору В, тогда направление его
поступательного движения определяет направление силы F.
п1Х.4 На заряды, движущиеся в магнитном поле, действует сила Лоренца:
К = <?[^] или \ЁЛ\ = qvB±, где q - положительный заряд.
315
Направление силы Лоренца так же определяется правилом левой руки или
правилом буравчика.
п1Х.5 Потоком магнитной индукции (магнитным потоком) через некоторую
поверхность с площадью S называется величина
Ф = BS cos а = B^S ,
где а - угол между вектором В и перпендикуляром к поверхности S (рис.
IX.3).
Поток магнитной индукции может быть положительным, если составляющая
проекции вектора
В вдоль нормали (Вп) совпадает с положительным направлением нормали п
рамки с током, или отрицательным, если составляющая Вп противоположна
положительному направлению нормали п (рис.
IX.3).
Для любого контура условились за положительное направление нормали рамки
принимать направление поступательного движения буравчика, если его
головку вращать по направлению тока.
Если магнитное поле вызвано током I, протекающим по какому-либо контуру,
то магнитный поток через поверхность, ограниченную этим контуром,
пропорционален току, т. е. Ф = LI, где L - индуктивность контура (или
коэффициент самот
Рис. IX.3
316
индукции), которая зависит от формы и размеров контура и магнитных
свойств окружающей среды.
п1Х.6 Работа, совершаемая магнитным полем при повороте контура с током I:
А - IA Ф,
где АФ - изменение потока магнитной индукции через рамку.
п1Х.7 При изменении магнитного потока через поверхность, ограниченную
некоторым контуром, в последнем возникает электродвижущая сила ?
индукции, определяемая формулой
At '
где АФ - изменение магнитного тока за некоторый интервал времени At.
Знак "-"отражает правило Лоренца, согласно которому возникающая в контуре
ЭДС приводит к появлению индукционного тока такого направления, что
вызванное им магнитное поле мешает изменению магнитного потока.
п1Х.8 При пересечении незамкнутого проводника линий магнитной индукции В
на его концах возникает ЭДС индукции
?и"д = ВХЪ ,
где В± - составляющая вектора магнитной индукции В, перпендикулярная
скорости движения проводника v.
317
п1Х.9 Если магнитный поток меняется вследствие изменения тока,
протекающего по этому контуру, то в контуре возникает ЭДС, которую
называют ЭДС самоиндукции. Она равна
_ АФ _ _ М
с инд At At'
п1Х.10 Изменение потока, возникающее вследствие вращения рамки с частотой
о в магнитном поле, приводит к возникновению ЭДС индукции, меняющейся по
гармоничному закону:
т = ?0 sin cot,
где (Sq - максимальное значение ЭДС индукции (амплитуда).
В свою очередь эта ЭДС приводит к появлению в контуре переменного тока
I = I0 sin (cot + (р), где 10 - максимальное значение переменного
тока (амплитуда тока), а <р - сдвиг фаз между колебаниями тока в цепи и
ЭДС индукции. Сдвиг фаз у зависит от того, какие элементы (R, L, С)
включены в цепь.
nIX.ll Напряжения на отдельных элементах схемы и ток, протекающий в них,
колеблются с одинаковой частотой, хотя они могут быть сдвинуты по фазе:
на омическом сопротивлении R ток, протекающий через этот элемент, и
напряжение на нем колеблются в одинаковой фазе (т. е. <р = 0), на емкости
С ток опережает напряжение на 90°
_ ж
(т.е. --), на индуктивности колебания тока от-
318
стают от колебаний напряжения на 90°
ж
Рис. IX.4
ЩП
'к(0
(т. е. Ч> - --)
(рис. IX.4). (Подробнее изложение этого материала можно прочитать в
"Пособии по физике" А.И. Гомоновой. Изд-во МГУ,
1991г.)
п1Х.12 В цепи переменного тока сумма напряжений на концах цепи не равна
сумме напряжений на отдельных последовательно включенных элементах, так
как напряжение на различных участках сдвинуты по фазе относительно друг
друга. Амплитуду и фазу результирующего колебания напряжения можно легко
определить, пользуясь методом векторных диаграмм, который основан на том,
что любое гармоническое колебание можно представить в виде проекции
вектора, вращающегося с угловой частотой су. Длина вектора равна
амплитуде колебаний. Сложение
319
колебаний определяется нахождением суммы векторов.
Согласно этому методу колебания переменного тока и напряжения изображают
в виде векторов /0 и \У0, вращающихся с одинаковой частотой
о против часовой стрелки и отличающихся амплитудой и сдвигом фаз
(рис. IX.5).
Рис. IX.5
Таким образом, вектор тока и напряжения при вращении не меняют своего
взаимного расположения, т. е. сохраняют постоянную разность фаз. Для
схемы, состоящей из последовательно включенных элементов R, L, С,
