L Наближення квазістаціонарних режимів
14 січня 2019 р., 9 хвилин читання
Проблеми
Наближення квазістаціонарних режимів:
У чому різниця зі стійким станом? ?
Який наслідок для електромагнітного поля ?
Чому в цьому наближенні лікується індукція ?
Аналіз
- Електромагнітне поле визначається 4 рівняннями Максвелла.
- У стаціонарному випадку E і B роз'єднані
- У ARQS E і B пов'язані, це і є джерелом індукційних явищ.
- ARQS вже визначено в PCSI. Це наближення у випадку "змінних повільних" режимів, тобто для максимальних частот порядку МГц для схеми порядку метра (експериментальні умови ТП з генератором "низької частоти").
- ARQS насправді є магнітним ARQS, оскільки, хоча режим не є стаціонарним, розрахунок B за струмами ідентичний стаціонарному випадку.
ARQS «Магнітний»
Деякі камені, зокрема, з міста Магнезії (в Іонії, регіоні Стародавньої Греції), мають властивість залучати залізо. Ці камені були хрещеними магнами (назва, від якої походить термін магнетизм), і лише в середні віки вони отримали назву магніт.
Поширення електромагнітного поля у вакуумі
Рівняння поширення
Електричне та магнітне поля перевіряють рівняння Д'Аламбера.
Швидкість поширення
Швидкість поширення електромагнітного поля у вакуумі ототожнюється зі швидкістю світла у вакуумі.
З чого складається наближення ?
ARQS полягає у нехтуванні розповсюдженням електромагнітних полів, точніше у нехтуванні затримкою поширення між джерелом та точкою спостереження.
У синусоїдальних умовах затримка розповсюдження повинна бути набагато меншою, ніж період зміни (часовий) джерел. Наближення зводиться до того, що відстань від джерела до точки спостереження набагато менше довжини хвилі.
За будь-якого режиму умовою стає: затримка розповсюдження, тобто розмір досліджуваного простору, поділений на c, незначний порівняно з характерним часом зміни джерел.
Зв'язок з ARQS електрокінетики
Спрощення рівнянь Максвелла
ARQS полягає у розширенні до порядку 1 в 1/c, що дозволяє вилучити доданок 1/c 2 з рівняння Максвелла-Ампера.
І електричне, і магнітне поля існують і досі пов'язані між собою.
Але визначення магнітного поля від струмів ідентично випадку магнітостатики, оскільки наближення становить нехтування терміном зміщення струму.
Попередження: електричне поле обчислюється не так, як електростатичне поле: часові зміни магнітного поля є джерелами електричного поля: явище індукції.
Спрощення рівняння збереження заряду
Рівняння подібне до рівняння стаціонарного режиму.
Вектор щільності струму має консервативний потік, тому сила струму однакова в усіх точках дроту.
Основні закони
Явище індукції: в ланцюзі, розміщеному в магнітному полі, з’являється індукований струм
якщо магнітне поле є змінним з t
або якщо схема не зафіксована.
Закон Ленца (1833), відомий як закон помірності: наслідки індукованого струму протиставляються причині, яка його породила.
Індукція Неймана: нерухомий контур у змінному магнітному полі.
Індукований струм створює магнітне поле, яке протистоїть варіаціям початкового поля.
- Індукція Лоренца: рухлива схема в нерухомому магнітному полі.
Сили Лапласа внаслідок наведеного струму протистоять руху ланцюга.
Закон Фарадея (1834)
Індукована ЕРС з'являється в ланцюзі, що є місцем явища індукції: вона дорівнює протилежності похідної щодо часу магнітного потоку через ланцюг.
Фіксовані схеми в змінному полі
Автоіндукція
Схема поодинці в просторі, яку проходить струм i, створює магнітне поле у всьому просторі. Потік цього поля через саму схему (природний потік) пропорційний i. Коефіцієнт пропорційності - це внутрішня індуктивність L (або коефіцієнт самоіндукції) ланцюга, виражена в Генрі.
L залежить лише від геометрії системи та L> 0.
Якщо інтенсивність змінюється, створюване магнітне поле змінюється, як і його потік, отже, поява індукованої так званої самоіндукції е.м., яка обчислюється за законом Фарадея.
Зв'язок з електрокінетикою: діаграма котушкою індуктивності L.
Взаємна індукція
Індукція - це фізичне явище, яке ми використовуємо щодня на своїй кухні. Дійсно, для конфорок часто використовується індукція для нагрівання посуду, такого як каструлі, каструлі тощо.
Нехай буде набором з двох ланцюгів, пройдених струмами i1 та i2. Потік поля, створюваний ланцюгом 1 через контур 2, пропорційний i1. Потік поля, створюваний ланцюгом 2 через ланцюг 1, пропорційний i2.
ДОЗВОЛЕНО: коефіцієнт пропорційності однаковий в обох випадках: М коефіцієнт взаємної індуктивності або взаємна індуктивність.
M> 0 або M
електричне поле. У даному випадку це описує частину сили Лоренца, яка не залежить від швидкості навантаження
магнітне поле. Це описує частину сили, що діє на вантаж, яка залежить від зміщення цього самого вантажу у вибраній системі відліку.
Крім того, важливо відзначити, що два поля, електричне та магнітне, залежать від дослідницької системи відліку.
За допомогою цієї формули ми тоді можемо визначити електричне поле як поле, що перекладає дію на відстані, на яку діє фіксований електричний заряд у визначеній системі відліку з боку всіх інших зарядів, будь то рухомий чи фіксований.
Але ми також можемо визначити електричне поле як будь-яку область простору, в якій заряд піддається так званій кулонівській силі.
Ми починаємо говорити про електростатичне поле, коли в рамках системи відліку заряди фіксуються. Зауважимо також, що електростатичне поле не відповідає електричному полю, як описано вище в цій статті, оскільки дійсно, коли заряди рухаються в системі відліку, необхідно додати до цієї системи відліку електричне поле, яке індукується зміщення зарядів для отримання повного електричного поля.
Але електричне поле залишається насправді відносним характером, оскільки воно не може існувати незалежно від магнітного поля. Дійсно, якщо спостерігати правильний опис електромагнітного поля, останній включає чотиривимірний тензор електромагнітного поля, тимчасові складові якого потім відповідають елементу електричного поля. Тільки цей тензор має фізичне значення. Отже, у разі зміни системи відліку цілком можливо перетворити магнітне поле в електричне поле і навпаки.
Електромагнітне поле
Електромагнітне поле - це поле, яке складається з електричного поля та магнітного поля. Вони містяться, зокрема, в мікрохвильових печах, які, щоб нагріти наш посуд, збуджують їх молекули.
У фізиці ми називаємо електромагнітне поле поданням у просторі електромагнітної сили, що діє під дією заряджених частинок. Потім це поле представляє всі компоненти електромагнітної сили, які діють на заряджену частинку, яка потім рухається в галілеевій системі відліку.
Тоді ми можемо визначити силу, яку зазнає частинка із зарядом q та вектором швидкості, за таким виразом:
електричне поле. У даному випадку це описує частину сили Лоренца, яка не залежить від швидкості навантаження
магнітне поле. Це описує частину сили, що діє на вантаж, яка залежить від зміщення цього самого вантажу у вибраній системі відліку.
Дійсно, поділ магнітної та електричної частин залежить від того, що з точки зору, прийнятого відповідно до базової системи дослідження.
Крім того, може бути цікаво знати, що рівняння Максвелла керують двома зв'язаними компонентами, тобто електричною та магнітною, так що будь-яке зміна одного компонента буде спричиняти зміни іншого.
Більше того, поведінка електромагнітних полів класичним чином описується рівняннями Максвелла і більш загально квантовою електродинамікою.
Найбільш уживаним способом визначення електромагнітного поля є електромагнітний тензор спеціальної теорії відносності.
Електростатичне поле
Ми говоримо про електростатичне поле, коли заряди, що складають поле, перебувають у спокої в досліджуваній системі відліку. Тому це поле випливає з виразу закону Кулона, який також називають електростатичною взаємодією.
Вам сподобалась стаття ?
Фрілансер і водій, я сподіваюся досягти мудрості, поділившись знаннями, які я здобув під час подорожей за кермом мого седана. Цікавий вчений, моїй спразі відкриття відповідає лише період напіввиведення вісмуту 209.