Здравствуйте Павел Андреевич, как у вас дела? Хотел бы поблагодарить вас и сказать что вы для меня являетесь примером для подражания и человеком которого я действительно уважаю(говорю это всем сердцем). Хочу вас поблагодарить за ваши уроки, благодаря которым физика сейчас для меня очень интересна. И хочу вам сказать, хоть вы, наверное, это не раз слышали, продолжайте, продолжайте учить всех, кто в этом нуждается!!!!! Извините что не касательно уроков!)
Интересно, какой ток J установится в сверхпроводящем кольце после выключения электромагнита в первой задаче. Расчеты показывают, что он будет связан с замороженным магнитным потоком Ф по формуле Ф = μо r J f(ρ/r), где ρ - радиус поперечного сечения провода кольца. При этом функция f от безразмерного параметра ρ/r стремиться к бесконечности при ρ/r → 0, т.е. ток в кольце из очень тонкого провода будет исчезающе малым. Тем не менее, если ρ составляет 3% от r, т.е. если ρ/r = 0,03, ток в кольце может быть невероятно большим. Численные расчеты дают f(0,03) = 3,66. Следовательно, для тока мы имеем рабочую формулу J = π r B/(3,66 μo). Например, при В = 1 Тл, r = 10 см и ρ = 3 мм, это дает громадный ток величиной около 68 000 ампер! Правда, есть одна тонкость. Дело в том, что свинец просто невозможно перевести в сверхпроводящее состояние в магнитном поле величиной выше, чем 0,1 Тл. Так что максимальный ток, который можно получить в кольце из свинца, не достигает и 7 000 ампер.
20:35 вроде и понятно, но лучше (как мне кажется), на графике обозначить прямые горизонтальные линии, как иллюстрация установившегося режима работы, а потом уже демонстрировать отключение.
26:34. Мы считаем, что энергия магнитного поля, запасённая катушкой, равна LI²/2. Но ведь в этой задаче график I(t) для катушки не имеет вид прямой, а при выводе формулы энергии у нас была прямая пропорциональность. Интуитивно я могу поверить в то, что энергия в этом случае будет такой же: средний заряд хоть и увеличился по сравнению со случаем с прямой пропорциональностью, но средняя ЭДС, наверное, стала меньше. Доказывается ли это строго? Или это какое-то приближение?
Прямая, это когда активное сопротивление принимаем равным нулю (оно настолько маленькое, что для текущей задачи им можно пренебречь). А вот когда активное сопротивление равно конечному значению (тут, в задаче, с индуктивностью "работает", то один, то другой резистор), то график уже "искривляется"...
ЭДС индукции выполняет роль второго источника, включенного навстречу (параллельно) первому. Это как два гальванических элемента, соединенных параллельно и ни к чему не подключенных. Если они имеют одинаковую ЭДС, ток между ними не течет.
Ток определяется алгебраической суммой ЭДС индукции и ЭДС внешнего источника. А ЭДС индукции появляется из-за того, что проводники ротора движутся в магнитном поле статора.
@@СашаКамень-л5в На холостом ходу двигатель сам закручивается до таких оборотов, и если трением пренебречь, дальше вращается по инерции. А если принудительно увеличить частоту вращения, он превратится в генератор и начнёт заряжать источник тока.
1) 7:10 То есть несмотря на то, что ЭДС инд = 0, она все равно существует и порождает ток, который создает такое же магнитное поле, какое было и до выключения электромагнита? 2) 22:00 Если бы резистора не было, то сила тока начала бы убывать, потому что возникает обратно направленная к индукционному току новый индукционный ток?
1. Да. 2. Если бы резистора R2 не было, возникла бы электрическая дуга на контактах выключателя, сопротивление которой заменило бы R2, так как нужна огромная ЭДС самоиндукции, чтобы пробить воздушный промежуток выключателя ради сохранения силы тока в катушке.
36:09. При холостом ходе в этом случае и сила тока, и механическая мощность двигателя равны нулю. При этом двигатель создаёт ЭДС. То есть двигатель создаёт ЭДС без своего вращения?
Как я понял, при холостом ходе двигатель сам закручен до таких оборотов, что его ЭДС индукции равна ЭДС источника. Другими словами мощность равна 0, потому что он ничего не крутит, а сам вращается по инерции (если пренебречь трением)
7:06. Павел Андреевич, скажите, пожалуйста, выходит, что это кольцо является ферромагнетиком, раз после выключения электромагнита Ф не меняется? Благодарю!
Павел Андреевич, помогите пожалуйста разобраться. Глупые вопросы, но я запутался. Про 13:37 1) Разность потенциалов равна 0. Как может течь ток через катушку?(Увидел такой же комментарий, но не понял из-за чего так) Ну и самый глупый вопрос 2) Из-за чего в конечный момент ток через резистор R2 течь не будет?
1) Да, разность потенциалов с течением времени станет нулевой. При этом через катушку будет течь ток. Дело в том, что сопротивление катушки равно нулю, значит, даже при большом токе напряжение на катушке равно нулю. Ведь у обычного провода сопротивление тоже ноль (у идеального провода, которые в задачах), но ток по нему течёт. 2) Ток через R2 течь не будет тогда и только тогда, когда разность потенциалов на этом резисторе равна нулю. Так у нас же точно такой случай, как вы понимаете: напряжение на R2 равно напряжению на катушке = 0. Кстати, глупых вопросов не бывает.
@@Kirill-medvedev168, потому что у катушки есть индуктивность, имеет место явление самоиндукции: как только мы замыкаем цепь, в катушке создаётся ЭДС самоиндукции, которая не даёт электронам бежать по её виткам. То есть катушка как бы превращается в источник ЭДС, у которого "минус" будет слева, а "плюс" справа. При этом между точками, к которым подключён R2 (или, что то же самое, между точками, к которым подключена катушка) есть напряжение, значит, есть ток через R2. Со временем ЭДС катушки уменьшается, и напряжение на R2 уменьшается и постепенно вовсе станет нулевым, так как у катушки нет сопротивления и её ЭДС постепенно станет равной почти нулю (если не ошибаюсь, ЭДС катушки будет стремиться к нулю).
Очень интересно, я понимаю что у Вас все по программе. Но здесь в схеме я мысленно подставил ещё один контур, перед резисторов R2 между R2 и R1,L. Чуть усложнил задачу. Можно не отвечать. С Уважением.
Алексей О параллельном и последовательном контуре. Нужно применить формулу о взаимной индукции двух контуров. В coil32 есть статья и формула для взаимной индукции двух проводников разной длины. Создай формулу идентичную, но для двух контуров Я сам лапоть в электротехнике - самоучка. С Уважением.
Здравствуйте, Павел Аднреевич. Такой вопрос, можно ли в задаче 13.53(про мощность двигателя) провести аналогию с источником тока и графиком нагрузочной прямой, а оттуда уже найти Мощность(максимальная площадь под графиком) и силу тока? Два крайних значнеия силы тока похожи на значениея ХХ и КЗ у источника тока. Или же я в чём то не прав?
Думаю что можно, но в любом случае тебе придется искать чему равно I/2,если так делать то просто получится U/2 * I/2, а I/2=U/2R, и в итоге ответ тотже.
Павел Андреевич,в 1 задаче,если бы было сопротивление у кольца.и в ходе уменьшения поля внутри его до 0 ,эдс бы тоже вскоре пропало?То есть и в этом случает изменение потока равно 0?
Мне кажется, при наличии сопротивления ситуация такая: сразу после "выключения" магнитного поля происходит изменение магнитного потока до нуля, поэтому в кольце создаётся ЭДС индукции, течёт ток. Этот ток создаёт магнитное поле, а значит, и магнитный поток через кольцо. Этот ток примет максимально возможное значение, он будет пытаться вернуть прежний магнитный поток (наверное, ограничением для тока будет только тот факт, что кольцо может расплавиться из-за большого количества выделяющейся теплоты). Величина создаваемого током магнитного потока будет зависеть от силы этого самого тока и индуктивности кольца. После того как ток примет наибольшее значение он будет уменьшаться по какой-то зависимости (если индуктивность кольца мала, то ток спадёт до нуля почти скачкообразно - явление самоиндукции будет играть роль). Это моё понимание вопроса.
Павел Андреевич, здравствуйте, совсем не укладывается в голове не могли бы вы объяснить почему в начальный момент в катушке тока не будет? У меня возникает противоречие связанное с тем что при протекании тока через катушку магнитное поле возникает не мгновенно, а нарастает постепенно, ведь насколько я понимаю в начальный момент времени часть тока все же должна ответвляться на катушку, следовательно будет распространяться электрическое поле и с запаздыванием образовываться магнитное, а дальше уже и эдс индукции возникнет...
Если бы ток возникал мгновенно, то мгновенно появлялось бы магнитное поле. Поскольку оно обладает энергией, то это означает, что источник тока передаёт в катушку бесконечно большую мощность.
Скажите пожалуйста, на 24-25 минуте мы ищем поток через катушку или через контур, в котором и катушка и R2? Правильно ли я понимаю, что индуктивность катушки намного больше индуктивности других элементов цепи ( есть ли у них индуктивность вообще?)
По первой задаче. А что было бы, если сначала охладили кольцо (вне магнитного поля) до сверхпроводящего состояния, а потом включили электромагнит? Какой ток будет в кольце?
Сверхпроводник сопротивляется изменению магнитного поля внутри контура. Следовательно, поле кольца должно компенсировать внешнее поле, вектор B' кольца будет равен по модулю и противоположен по направлению B из условия задачи. Мы знаем нужную индукцию, можем вычислить необходимый ток.
Этот ток не нужно поддерживать. В сверхпроводнике, грубо говоря, электроны движутся по инерции. Ведь нам не нужно поддерживать возвращение Луны вокруг Земли?! Этот ток будет течь сколь угодно долго.
по формулам он все показал нормально. как понять это явление из физ. соображений? сопротивление кольца равно нулю, значит ток, который течет по нему, не будет тратить свою энергию на нагревание этого кольца. то есть ток будет бесконечно долго течь по кольцу и создавать свою магнитную индукцию, проходящую через кольцо, раз магнитная индукция постоянна и площадь кольца тоже, то магнитный поток Ф=BS будет постоянным даже после отключения магнита
Если кусок железа поместить в магнитное поле, то кусок железа без сверхпроводимости будет сохранять магнитный поток. Так может нет сверхпроводимости, а есть сверхнамагничиваемость? Кстати, кольцо в конечном итоге перерезали, а поток продолжал сохраняться... Простите - дальше первой задачи не досмотрел - нудно и печально - все равно все ученики станут менеджерами - их не учат думать, им знания вгружают
Здравствуйте Павел Андреевич, как у вас дела? Хотел бы поблагодарить вас и сказать что вы для меня являетесь примером для подражания и человеком которого я действительно уважаю(говорю это всем сердцем). Хочу вас поблагодарить за ваши уроки, благодаря которым физика сейчас для меня очень интересна. И хочу вам сказать, хоть вы, наверное, это не раз слышали, продолжайте, продолжайте учить всех, кто в этом нуждается!!!!! Извините что не касательно уроков!)
Очень умно подана последовательность материала по теме, Графики, очень кстати.Последняя задача ....архиважна! Спасибо.
Спасибо большое!
Интересно, какой ток J установится в сверхпроводящем кольце после выключения электромагнита в первой задаче. Расчеты показывают, что он будет связан с замороженным магнитным потоком Ф по формуле Ф = μо r J f(ρ/r), где ρ - радиус поперечного сечения провода кольца. При этом функция f от безразмерного параметра ρ/r стремиться к бесконечности при ρ/r → 0, т.е. ток в кольце из очень тонкого провода будет исчезающе малым. Тем не менее, если ρ составляет 3% от r, т.е. если ρ/r = 0,03, ток в кольце может быть невероятно большим. Численные расчеты дают f(0,03) = 3,66. Следовательно, для тока мы имеем рабочую формулу J = π r B/(3,66 μo). Например, при В = 1 Тл, r = 10 см и ρ = 3 мм, это дает громадный ток величиной около 68 000 ампер! Правда, есть одна тонкость. Дело в том, что свинец просто невозможно перевести в сверхпроводящее состояние в магнитном поле величиной выше, чем 0,1 Тл. Так что максимальный ток, который можно получить в кольце из свинца, не достигает и 7 000 ампер.
спасибо!
20:35 вроде и понятно, но лучше (как мне кажется), на графике обозначить прямые горизонтальные линии, как иллюстрация установившегося режима работы, а потом уже демонстрировать отключение.
26:34. Мы считаем, что энергия магнитного поля, запасённая катушкой, равна LI²/2. Но ведь в этой задаче график I(t) для катушки не имеет вид прямой, а при выводе формулы энергии у нас была прямая пропорциональность. Интуитивно я могу поверить в то, что энергия в этом случае будет такой же: средний заряд хоть и увеличился по сравнению со случаем с прямой пропорциональностью, но средняя ЭДС, наверное, стала меньше. Доказывается ли это строго? Или это какое-то приближение?
Прямая, это когда активное сопротивление принимаем равным нулю (оно настолько маленькое, что для текущей задачи им можно пренебречь). А вот когда активное сопротивление равно конечному значению (тут, в задаче, с индуктивностью "работает", то один, то другой резистор), то график уже "искривляется"...
36:00 И еще такой вопрос. Вы говорите, что источник подключен, но ток не течёт. Не понимаю почему именно так и какую роль здесь играет ЭДС индукции.
ЭДС индукции выполняет роль второго источника, включенного навстречу (параллельно) первому. Это как два гальванических элемента, соединенных параллельно и ни к чему не подключенных. Если они имеют одинаковую ЭДС, ток между ними не течет.
@@pvictor54 , всё понятно. Огромное спасибо!
Вы Молодец!!!
36:00 как в двигателе может возникнуть ЭДС индукции, если ток там имеет определённое значение - 0
?
Ток определяется алгебраической суммой ЭДС индукции и ЭДС внешнего источника. А ЭДС индукции появляется из-за того, что проводники ротора движутся в магнитном поле статора.
@@pvictor54, то есть получается ,что мы вращаем двигатель с определённой скоростью, при которой вырабатываемая ЭДС индукции равна ЭДС источника тока ?
@@СашаКамень-л5в На холостом ходу двигатель сам закручивается до таких оборотов, и если трением пренебречь, дальше вращается по инерции. А если принудительно увеличить частоту вращения, он превратится в генератор и начнёт заряжать источник тока.
@@pvictor54 Понял, спасибо вам большое!
13:30 Не слишком хорошо понимаю, как может течь ток через катушку, если разность потенциалов ноль? Ведь есть же ЭДС источника?
Напряжение на катушке равно силе тока, умноженной на нулевое сопротивление.
1) 7:10 То есть несмотря на то, что ЭДС инд = 0, она все равно существует и порождает ток, который создает такое же магнитное поле, какое было и до выключения электромагнита?
2) 22:00 Если бы резистора не было, то сила тока начала бы убывать, потому что возникает обратно направленная к индукционному току новый индукционный ток?
1. Да.
2. Если бы резистора R2 не было, возникла бы электрическая дуга на контактах выключателя, сопротивление которой заменило бы R2, так как нужна огромная ЭДС самоиндукции, чтобы пробить воздушный промежуток выключателя ради сохранения силы тока в катушке.
36:09. При холостом ходе в этом случае и сила тока, и механическая мощность двигателя равны нулю. При этом двигатель создаёт ЭДС. То есть двигатель создаёт ЭДС без своего вращения?
Как я понял, при холостом ходе двигатель сам закручен до таких оборотов, что его ЭДС индукции равна ЭДС источника. Другими словами мощность равна 0, потому что он ничего не крутит, а сам вращается по инерции (если пренебречь трением)
14:58 почему график выпуклый вверх?
Потому что чем ближе ток к максимальному значению, тем медленней он изменяется.
@@pvictor54 Спасибо большое. Понял сегодня утром)
23:00 Здравствуйте! В графике I(t) для катушки, чему равна производная функции в момент выключения? Её там не существует?
Все верно - функция непрерывна, но производной не существует.
Фёдор Борейко спасибо.
7:06. Павел Андреевич, скажите, пожалуйста, выходит, что это кольцо является ферромагнетиком, раз после выключения электромагнита Ф не меняется?
Благодарю!
Нет, не является. Магнитный поток создается током, протекающим в кольце.
Павел Андреевич, помогите пожалуйста разобраться. Глупые вопросы, но я запутался.
Про 13:37
1) Разность потенциалов равна 0. Как может течь ток через катушку?(Увидел такой же комментарий, но не понял из-за чего так)
Ну и самый глупый вопрос 2) Из-за чего в конечный момент ток через резистор R2 течь не будет?
1) Да, разность потенциалов с течением времени станет нулевой. При этом через катушку будет течь ток. Дело в том, что сопротивление катушки равно нулю, значит, даже при большом токе напряжение на катушке равно нулю. Ведь у обычного провода сопротивление тоже ноль (у идеального провода, которые в задачах), но ток по нему течёт.
2) Ток через R2 течь не будет тогда и только тогда, когда разность потенциалов на этом резисторе равна нулю. Так у нас же точно такой случай, как вы понимаете: напряжение на R2 равно напряжению на катушке = 0.
Кстати, глупых вопросов не бывает.
@@АндрейСлободской-ш6л Спасибо большое
@@АндрейСлободской-ш6л А почему в начальный момент ток не течёт через катушку, а течет только через резистор R2?
@@Kirill-medvedev168, потому что у катушки есть индуктивность, имеет место явление самоиндукции: как только мы замыкаем цепь, в катушке создаётся ЭДС самоиндукции, которая не даёт электронам бежать по её виткам. То есть катушка как бы превращается в источник ЭДС, у которого "минус" будет слева, а "плюс" справа. При этом между точками, к которым подключён R2 (или, что то же самое, между точками, к которым подключена катушка) есть напряжение, значит, есть ток через R2.
Со временем ЭДС катушки уменьшается, и напряжение на R2 уменьшается и постепенно вовсе станет нулевым, так как у катушки нет сопротивления и её ЭДС постепенно станет равной почти нулю (если не ошибаюсь, ЭДС катушки будет стремиться к нулю).
@@АндрейСлободской-ш6л Спасибо огромное
Очень интересно, я понимаю что у Вас все по программе. Но здесь в схеме я мысленно подставил ещё один контур, перед резисторов R2 между R2 и R1,L. Чуть усложнил задачу. Можно не отвечать. С Уважением.
Павел Андреевич, уВас есть урок о последовательном и параллельном соединении катушек индуктивности? не могу найти.
Такого урока нет.
Алексей О параллельном и последовательном контуре. Нужно применить формулу о взаимной индукции двух контуров. В coil32 есть статья и формула для взаимной индукции двух проводников разной длины. Создай формулу идентичную, но для двух контуров Я сам лапоть в электротехнике - самоучка. С Уважением.
Здравствуйте, Павел Аднреевич. Такой вопрос, можно ли в задаче 13.53(про мощность двигателя) провести аналогию с источником тока и графиком нагрузочной прямой, а оттуда уже найти Мощность(максимальная площадь под графиком) и силу тока? Два крайних значнеия силы тока похожи на значениея ХХ и КЗ у источника тока. Или же я в чём то не прав?
Думаю что можно, но в любом случае тебе придется искать чему равно I/2,если так делать то просто получится U/2 * I/2, а I/2=U/2R, и в итоге ответ тотже.
Павел Андреевич,в 1 задаче,если бы было сопротивление у кольца.и в ходе уменьшения поля внутри его до 0 ,эдс бы тоже вскоре пропало?То есть и в этом случает изменение потока равно 0?
Мне кажется, при наличии сопротивления ситуация такая: сразу после "выключения" магнитного поля происходит изменение магнитного потока до нуля, поэтому в кольце создаётся ЭДС индукции, течёт ток. Этот ток создаёт магнитное поле, а значит, и магнитный поток через кольцо. Этот ток примет максимально возможное значение, он будет пытаться вернуть прежний магнитный поток (наверное, ограничением для тока будет только тот факт, что кольцо может расплавиться из-за большого количества выделяющейся теплоты). Величина создаваемого током магнитного потока будет зависеть от силы этого самого тока и индуктивности кольца. После того как ток примет наибольшее значение он будет уменьшаться по какой-то зависимости (если индуктивность кольца мала, то ток спадёт до нуля почти скачкообразно - явление самоиндукции будет играть роль).
Это моё понимание вопроса.
Павел Андреевич, здравствуйте, совсем не укладывается в голове не могли бы вы объяснить почему в начальный момент в катушке тока не будет? У меня возникает противоречие связанное с тем что при протекании тока через катушку магнитное поле возникает не мгновенно, а нарастает постепенно, ведь насколько я понимаю в начальный момент времени часть тока все же должна ответвляться на катушку, следовательно будет распространяться электрическое поле и с запаздыванием образовываться магнитное, а дальше уже и эдс индукции возникнет...
Если бы ток возникал мгновенно, то мгновенно появлялось бы магнитное поле. Поскольку оно обладает энергией, то это означает, что источник тока передаёт в катушку бесконечно большую мощность.
Здравствуйте Павел Андреевич , а работа совершаемая магнитным полем будет вычисляться по формуле A=-(W2-W1) ?
Нет, так как магнитное поле не является потенциальным.
Спасибо
Скажите пожалуйста, на 24-25 минуте мы ищем поток через катушку или через контур, в котором и катушка и R2? Правильно ли я понимаю, что индуктивность катушки намного больше индуктивности других элементов цепи ( есть ли у них индуктивность вообще?)
Через катушку.
По первой задаче. А что было бы, если сначала охладили кольцо (вне магнитного поля) до сверхпроводящего состояния, а потом включили электромагнит? Какой ток будет в кольце?
Сверхпроводник сопротивляется изменению магнитного поля внутри контура. Следовательно, поле кольца должно компенсировать внешнее поле, вектор B' кольца будет равен по модулю и противоположен по направлению B из условия задачи. Мы знаем нужную индукцию, можем вычислить необходимый ток.
Здравствуйте! Не могу понять, почему в 1 задаче магнитный поток остался, если электромагнит выключили?
Потому что вместо электромагнита теперь магнитное поле создается индукционным током, протекающим в кольце.
+Павел ВИКТОР, а что поддерживает этот ток? Получается он доли секунды существовал?
Этот ток не нужно поддерживать. В сверхпроводнике, грубо говоря, электроны движутся по инерции. Ведь нам не нужно поддерживать возвращение Луны вокруг Земли?! Этот ток будет течь сколь угодно долго.
+Павел ВИКТОР спасибо!
по формулам он все показал нормально. как понять это явление из физ. соображений? сопротивление кольца равно нулю, значит ток, который течет по нему, не будет тратить свою энергию на нагревание этого кольца. то есть ток будет бесконечно долго течь по кольцу и создавать свою магнитную индукцию, проходящую через кольцо, раз магнитная индукция постоянна и площадь кольца тоже, то магнитный поток Ф=BS будет постоянным даже после отключения магнита
Наконееец закончил электромагнтезим
Если кусок железа поместить в магнитное поле, то кусок железа без сверхпроводимости будет сохранять магнитный поток. Так может нет сверхпроводимости, а есть сверхнамагничиваемость? Кстати, кольцо в конечном итоге перерезали, а поток продолжал сохраняться... Простите - дальше первой задачи не досмотрел - нудно и печально - все равно все ученики станут менеджерами - их не учат думать, им знания вгружают
Ну и бред же ты написал...
Спасибо вам!