Лекции и конспекты по физике

Электродинамика
Электрический заряд
Электрическое поле в вакууме
Работа электрических сил
Потенциал электростатического поля
Графическое изображение электростатического поля
Практическое занятие по физике
Тепловое излучение
Специальная теория относительности

Законы фотоэффекта

Теория атома водорода по Бору
Волновые свойства микрочастиц
Контрольная работа № 1
Уравнение Шредингера
Квантовая модель атома водорода
Многоэлектронные атомы. Принцип Паули

Квантовая теория свободных электронов в металле

Нерелятивистская квантовая механика
Атомное ядро. Закон радиоактивного распада.
Изучить экзоэнергетические реакции деления и синтеза.
Лекции и конспекты по физике

Векторы электромагнитного поля

Закон электромагнитной индукции
Теорема Гаусса в дифференциальной форме
Векторные операции в различных системах координат
Силовые линии и эквипотенциальные поверхности
Граничные условия на поверхности раздела двух диэлектриков.
Поле внутри проводящего тела в условиях электростатики
Плоскопараллельное поле
Ёмкость
Поле и ёмкость параллельных несоосных цилиндров
Формулы Максвелла
Ротор (вихрь)
Электрическое поле в проводящей среде
Магнитное поле постоянных токов
Расчет магнитных экранов
Энергия магнитного поля
Переменное электромагнитное поле в неподвижной среде
Плоская волна в проводящей среде
Теорема Умова-Пойнтинга
Поверхностный эффект
Атомная физика
Атомные ядра

РАДИОАКТИВНОСТЬ

ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ
ФИЗИКА ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ
 

Поверхностный эффект

Поверхностным эффектом называют явление, связанное с неравномерным распределением по сечению проводника плотности тока проводимости, векторов E, H, B, а также магнитного потока. Поверхностный эффект наблюдают при прохождении переменного тока или изменении во времени внешнего магнитного потока. При наличии поверхностного эффекта наибольшие значения векторов электромагнитного поля J, E, H и др. наблюдаются на поверхности проводника. Распределение электромагнитного поля по сечению проводника зависит от частоты изменения тока( магнитного потока), параметров среды g, mr, er, толщины или радиуса проводника. Поверхностный эффект возникает вследствие затухания электромагнитных волн, проникающих в проводник из окружающей его диэлектрической среды. При высоких частотах и больших значениях g и mr электромагнитное поле может отсутствовать в середине проводника, вытесняясь к его поверхности (резко выраженный поверхностный эффект).

 Закон распределения электромагнитного поля по сечению проводника можно определить путём совместного решений Максвелла с учётом граничных условий. При этом уравнения Максвелла записывают в такой системе координат, которая соответствует форме граничной поверхности проводника.

 Принято различать электрический  и магнитный поверхностный эффект. Электрический поверхностный эффект возникает при прохождении переменного тока по проводнику. Основной задачей при этом является определение распределения плотности тока по сечению проводника. Магнитный поверхностный эффект наблюдают, когда ферромагнитный проводник находится во внешнем переменном магнитном потоке. В этом случае интересуются главным образом распределением по сечению проводника магнитной индукции (напряжённости магнитного поля).

Поверхностный эффект в пластине

Подпись: Рис 4.11 Рассмотрим распределение электромагнитного поля по сечению уединённой проводящей пластины толщиной 2а, значительно меньше его высоты h и длины l. (рис.4.11) При таком соотношении геометрических размеров можно не учитывая искажений поля краями пластины. Кроме того, считают, что вдоль длины пластины поле не меняется. Принятые предположения позволяют считать, что на боковые поверхности пластины падают плоские волны, эквифазовые поверхности которых параллельны боковым поверхностям пластины. При расчёте поверхностного эффекта целесообразно выбрать прямоугольную систему координат и её начало поместить в середину пластины, так как поле симметрично относительно её средней плоскости.

 Отношение толщины пластины к глубине проникновения волны 

 , где , характеризует поверхностный эффект. При 2ka <<1 поверхностный эффект практически отсутствует – электромагнитная волна не затухает и поле по сечению распределяется равномерно (прозрачная пластина, кривая 1 на рис.4.12).

Повышение частоты при постоянных размерах (2а, h)и свойствах материала (g, mr, er) пластины приводит к резкому затуханию волны

(2ka >>1), которая проникает только в поверхностный слой; в центре пластины поле отсутствует, а поверхностный эффект резко выражен (кривая 2 на рис.4.12). 

 рис.4.12

Последовательность расчёта поверхностного эффекта

Поверхностный эффект

электрический

магнитный

Решение уравнений Максвелла

;  для плоской волны (r=0)

Граничные условия и постоянные интегрирования

Так как задан ток , то, по закону полного тока, напряжённость магнитного поля на поверхности пластины

.

При z=;

1.Задана индукция  на поверхности пластины. При

z=;

;

 2. Задан поток . Следовательно,

В любой точке сечения:

напряжённость  магнитного поля , магнитная индукция

;

1.

2.

Напряжённость электрического поля

1.

2.

Вопросы:

Что называется вектором Пойнтинга?

Объясните физический смысл вектора Пойнтинга.

Как определить направление вектора Пойнтинга?

Что называется длиной электромагнитной волны?

Дайте определение поверхностному эффекту.

В чем отличие между магнитным и электрическим поверхностными эффектами?

Какой физический процесс учитывает ?

Чем следует руководствоваться при проектировании электромагнитного экрана?

Будет ли нагреваться ферромагнитный экран при работе его: а) в неизменном во времени поле, б) в переменном поле?

Какой экран лучше экранирует в переменном поле – медный или алюминиевый (при прочих равных условиях)?

подобрать тур лето.
Атомное ядро. Закон радиоактивного распада