Вмагнитной системе, схема и параметры которой 9.20, отсутствует магнитный зазор. магнитная индукция вовтором магнитопроводе b2 = 1,7 тл. определить магнитодвижущую силу iw
приложение: 9.20.два магнитопровода из стали с характеристикой намагничи-вания, изображенной на рис. 9.2, имеют общую обмотку (рис. 9.20). средняя длина силовых линий l1 = l2 = 0,8 м, воздушныйзазор lв = 2 мм. поперечное сечение каждого магнитопроводаs=10–3 м2. магнитная индукция в воздушном зазоре b2 = 1,2 тл.
Взаимодействие частиц вещества
Атом состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов, которые вращаются вокруг ядра. Атом, как и молекула, электрически нейтрален.
Рассмотрим силу взаимодействия между частицами на примере двух неподвижных молекул.
Между телами в природе существуют гравитационные и электромагнитные силы. Так как массы молекул крайне малы, то силы гравитационного взаимодействия между ними можно не рассматривать. На больших расстояниях электромагнитного взаимодействия между молекулами тоже нет.
При уменьшении расстояния между частицами они начинают ориентироваться так, что их обращённые друг к другу стороны будут иметь разные по знаку заряды (в целом молекулы остаются при этом нейтральными), и, в итоге, между молекулами возникают силы притяжения (максимальная сила притяжения на расстоянии 2–3 диаметров молекулы). При уменьшении расстояния между молекулами возникают силы отталкивания как результат взаимодействия отрицательно заряженных электронных оболочек атомов молекул. Следовательно, на молекулу действует сумма сил: притяжения и отталкивания (на больших расстояниях преобладает сила притяжения, на малых – сила отталкивания).
Взаимодействие между молекулами
На рисунке 2 изображён график зависимости силы взаимодействия между молекулами от расстояния между ними. Красной линией показана сила притяжения, синей линией – сила отталкивания, зелёной линией – итоговый график сил. Величина – это такое расстояние между молекулами, на котором силы притяжения становятся равными силам отталкивания (положение устойчивого равновесия).
График зависимости силы взаимодействия между молекулами в зависимости от расстояния между ними
График зависимости силы взаимодействия между молекулами в зависимости от расстояния между ними
Находящиеся на расстоянии друг от друга и связанные электромагнитными силами молекулы обладают потенциальной энергией. В положении устойчивого равновесия потенциальная энергия молекул минимальна. В веществе каждая молекула взаимодействует одновременно со многими соседними молекулами, что также влияет на величину их минимальной потенциальной энергии. Кроме того, все молекулы вещества находятся в непрерывном движении, то есть обладают кинетической энергией. Таким образом, структура вещества и его свойства (твёрдых, жидких, газообразных тел) определяется соотношением между минимальной потенциальной энергией взаимодействия молекул и их запасом кинетической энергии теплового движения.
Газы
Среднее расстояние между частицами газа намного превышает размеры самих частиц, таким образом, в промежутках между столкновениями частицы газа проходят расстояния, на несколько порядков превышающие собственные размеры. Например, в воздухе (при нормальных условиях) длина свободного пробега молекулы составляет , что в тысячу раз больше среднего размера молекулы.
При таких больших расстояниях между молекулами силы межмолекулярного взаимодействия между ними очень малы. С энергетической точки зрения это означает, что потенциальной энергией взаимодействия молекул (по сравнению с кинетической энергией их движения) можно пренебречь.
Если рассматривать кинетическую энергию, то есть движение молекул газа, то стоит отметить, что каждая из них участвует не только в поступательном, но и во вращательном движении (если это не одноатомный газ), а если учитывать очень малое взаимодействие молекул газа, то эти молекулы будут принимать участие и в колебательном движении
Виды движений молекул
Таким образом, любая молекула газа, не испытывая сильного взаимодействия с соседними, может оказаться в произвольном месте сосуда в любой момент времени, поэтому говорят, что газы не сохраняют ни форму, ни объём. Такое свойство газов широко используется в современной технике (пневматическое оборудование, тепловые двигатели и т. д.).
Твёрдые тела
Твёрдые тела являются полной противоположностью газам. В них не происходит свободного передвижения частиц. Молекулы находятся в узлах кристаллической решётки То есть существует строгий периодический порядок в расположении частиц, составляющих твёрдое тело.
В твёрдых телах потенциальная энергия взаимодействия очень существенна, кинетическая энергия, по сравнению с потенциальной, не велика. Атомы, молекулы или ионы совершают лишь колебательные движения возле положения равновесия. Расстояния между соседними частицами примерно равны размерам самих частиц.
Виды кристаллических решёток отличаются в зависимости от вещества (главное – это периодичность и порядок). Точки пространства, в которых находятся частицы твёрдого тела, называются узлами кристаллической решётки.
Твёрдые тела сохраняют форму и объём (для примера, если подвергнуть пружинку деформации, она вернётся к предыдущей форме, не изменив при этом объём).
З явищем тертя людина зустрічається щоденно в процесі трудової діяльності: в одних випадках вона зменшує його, в інших — збільшує. Сила тертя супроводжує будь-який рух тіла чи стан спокою. Вона виникає при безпосередньому стиканні тіл і завжди напрямлена вздовж поверхні стикання.
Є такі види тертя:
спокою,
ковзання,
кочення,
сухе і рідке тертя.
Сила тертя спокою напрямлена протилежно — силі, що прикладена до нерухомого тіла і паралельна до поверхні стикання його з іншим тілом.
На брусок діють сила тяжіння Fтяж і нормальна сила, перпендикулярна до поверхні бруска сила F, прикладена до бруска, щоб зрушити його з місця і сила тертя Fтр, напрямлена проти руху тіла. Відтягуючи динамометр, пружина його розтягується і по цьому розтягу можна судити про силу, яку треба прикласти до тіла, щоб зрушити його з місця.
Силою тертя спокою називається сила, яку треба прикласти до тіла, щоб зрушити його з місця Fтр max = µN, тобто максимальна сила тертя спокою пропорційна до сили нормального тиску, але бувають випадки, коли саме сила тертя спокою є причиною руху. Під час ходіння саме сила тертя спокою, діючи на підошву, надає людині прискорення, а сила, що напрямлена в протилежну сторону їй, надає прискорення Землі, а за третім законом Ньютона дія рівна протидії.
Колеса автомобілів, трамваїв, тролейбусів, трактора, танка, відштовхуючись від землі, рухаються вперед і ця «відштовхуюча сила» і є силою тертя спокою. У пасовій передачі прискорення шківам надає теж сила тертя спокою.
Якщо тіло рухається (ковзає) рівномірно по поверхні стола, то між стиковими поверхнями виникає сила тертя ковзання.
Сила, що виникає при ковзанні одного тіла по поверхні іншого тіла, називається силою тертя ковзання.
Якщо до бруска прикласти силу і тягнути його рівномірно і прямолінійно, То динамометр покаже силу тертя ковзання. Ця сила напрямлена завжди протилежно напряму руху тіла відносно поверхні, по якій воно рухається. Напрям сили тертя протилежний напряму руху тіла, і тому сила тертя завжди призводить до зменшення швидкості тіла.
Коефіцієнт пропорційності µ називається коефіцієнтом тертя. Він дорівнює відношенню сили тертя до сили нормального тиску.
Коефіцієнт тертя завжди менший від одиниці і характеризує поверхні обох тіл, що труться.
Значення µ залежить від матеріалів, з яких виготовлені тіла, від обробки їх поверхні. Коефіцієнт не залежить від площі стичних поверхонь і відносного положення обох тіл.
Цим сила тертя відрізняється від сили пружності і тяжіння, які залежать від взаємного положення тіл.
Але сила тертя ще залежить від напряму швидкості, бо із зміною її напрям сили тертя також змінюється Тертя ковзання завжди більше, ніж тертя кочення і тому стараються, по можливості, замінити силу тертя ковзання на силу тертя кочення (підшипники), бо завжди тіло легше перекотити, ніж перетягнути.
Силою тертя кочення називається сила, яка виникає при коченні одного тіла по поверхні іншого. Причиною виникнення сили тертя є шорсткість поверхні, якою б гладкою вона нам не здавалася. Навіть в ідеальному випадку в дзеркальних поверхонь кожен атом поверхонь стає нерівністю. Такі поверхні тіл прилипають одні до одних і стають такими міцними, як зварювання (тобто прилипають).
Тертя без змащування між твердими тілами називається сухим тертям. Для зменшення сили тертя використовують змащення тертьових поверхонь солідолом, машинним маслом, графітовою змазкою, парафіном. А для збільшення тертя посипають тротуари і дороги піском, накладають ланцюги на колеса, взимку використовують колеса з шипами, і ставлять відповідний знак на вікнах машини, сиплять пісок на трамвайні рейки перед передніми колесами, якщо вони вкриті льодом і т.д.
Якщо тверде тіло рухається в рідині або газі, то між ним і рідиною чи газом виникає рідке тертя, яке ще називають силою опору. Наприклад, згоряння метеоритів в атмосфері Землі, нагрівання обшивки космічного корабля при старті і посадці, танення льоду під ковзанами та ін.