См. (2), (2.1)
n-концентрация носителей.
Сила Ампера (6) есть сумма сил Лоренца.
Сила Лоренца
Направление силы Лоренца для положительного заряда совпадает с направлением векторного произведения
Движение заряженной частицы в однородном магнитном поле
7.1.1
Линии индукции направлены за чертеж, В = const.
Ускорение, по (6)
Из (10.1)
Частица движется по окружности такого радиуса:
Время одного оборота:
Т не зависит от v!
Поток вектора магнитной индукции (магнитный поток)
Повторить (4.1)
Для однородного
Поток вектора через бесконечно малую поверхность в неоднородном поле
Поток вектора через произвольную поверхность в неоднородном поле
Явление электромагнитной индукции состоит в том, что любое изменение магнитного потока Ф, пронизывающего замкнутый контур, вызывает появление индукционного тока в контуре.
Закон Фарадея - Ленца
Закон Фарадея-Ленца утверждает, что
ЭДС индукции равна скорости изменения магнитного потока, взятой с обратным знаком.
Знак минус напоминает о правиле Ленца:
индукционный ток имеет такое направление, чтобы создаваемое им магнитное поле препятствовало изменению магнитного потока.
Электронный механизм ЭДС индукции
На рисунке изображена рамка с подвижной стороной. Магнитное поле
Тянем подвижную сторону со скоростью
перемещающая заряд на расстояние l и совершающая работу (5.3.1):
ЭДС ε (3):
Найдем e по закону Фарадея (10.1):
Подвижная сторона рамки "заметает" за время dt площадь dS = lvdt, тогда
Результат тот же, значит:
Электронный механизм возникновения ЭДС индукции - это работа компоненты силы Лоренца.
Самоиндукция
Контур с током I по (4) создает В ~ I, по (9.3) - магнитный поток Ф через контур пропорционален току I.
Можно записать связь между потоком и током:
здесь L - индуктивность контура, [L] = Гн (генри).
Если I ≠ const, I = I(t), то Ф = Ф(t), и возникает ЭДС индукции, по (10.1)
если L = const, то
Магнитная проницаемость - это отношение магнитной индукции B в веществе к магнитной индукции в вакууме B0.
Классификация магнетиков
μ < 1, не зависит от температуры | - | диамагнетики (вода, медь, графит, кварц) |
μ > 1, зависит от температуры | - | парамагнетики (алюминий, платина, натрий) |
μ >> 1, зависит от температуры и нелинейно от поля B0 | - | ферромагнетики (железо, никель, кобальт) для Fe, при T ≈ 300 K, при |
Диамагнетики - по закону Фарадея-Ленца при внесении в магнитное поле
Парамагнетизм проявляется у веществ, атомы которых имеют собственный магнитный момент. Магнитные моменты
| Тепловые колебания атомов нарушают ориентацию магнитных моментов. |
Ферромагнетизм - объясняется самопроизвольным упорядочением спиновых магнитных моментов электронов в пределах областей спонтанного намагничивания (доменов).
В пределах одного домена магнитные моменты электронов ориентированы в одном направлении. Магнитные моменты разных доменов в отсутствии внешнего поля ориентированы по разному, так, чтобы энергия созданного ими поля была минимальная:
а) | | |
При включении внешнего поля расширяются за счет соседей те домены, которые ориентированы по полю:
б) | |
в) | |
г) | |
В результате этого зависимость поля в ферромагнетике
Вектор