Главная страница
Финансы
Экономика
Математика
Начальные классы
Биология
Информатика
Дошкольное образование
Медицина
Сельское хозяйство
Ветеринария
Воспитательная работа
История
Вычислительная техника
Логика
Этика
Философия
Религия
Физика
Русский язык и литература
Социология
Политология
Языкознание
Языки
Юриспруденция
Право
Другое
Иностранные языки
образование
Доп
Технология
Строительство
Физкультура
Энергетика
Промышленность
Автоматика
Электротехника
Классному руководителю
Связь
Химия
География
Логопедия
Геология
Искусство
Культура
ИЗО, МХК
Экология
Школьному психологу
Обществознание
Директору, завучу
Казахский язык и лит
ОБЖ
Социальному педагогу
Языки народов РФ
Музыка
Механика
Украинский язык
Астрономия
Психология

Физика ЕгЗ. Закон сохранения


Скачать 140.14 Kb.
НазваниеЗакон сохранения
АнкорФизика ЕгЗ.docx
Дата29.03.2018
Размер140.14 Kb.
Формат файлаdocx
Имя файлаФизика ЕгЗ.docx
ТипЗакон
#14934

1.Электрический заряд – источник электромагнитного поля, связанный с материальным носителем. Электрический заряд является фундаментальным свойством некоторых элементарных частиц. Заряд элементарных частиц (если он не равен нулю, как например, у нейтрона) одинаков по абсолютной величине. Это элементарный заряд. К числу элементарных частиц принадлежат электроны, протоны, нейтроны. Из этих частиц построены атомы и молекулы любого вещества. Поэтому электрические заряды входят в состав всех тел.

Электрический заряд замкнутой системы[6] сохраняется во времени и квантуется — изменяется порциями, кратными элементарному электрическому заряду, то есть, другими словами, алгебраическая сумма электрических зарядов тел или частиц, образующих электрически изолированную систему, не изменяется при любых процессах, происходящих в этой системе.

Закон сохранения заряда — один из основополагающих законов физики. Закон сохранения заряда был впервые экспериментально подтверждён в1843 году великим английским ученым Майклом Фарадеем и считается на настоящее время одним из фундаментальных законов сохранения в физике (подобно законам сохранения импульса и энергии). Всё более чувствительные экспериментальные проверки закона сохранения заряда, продолжающиеся и поныне, пока не выявили отклонений от этого закона.

Закон, которому подчиняется сила взаимодействия точечных зарядов был установлен в 1785 г. французским физиком Ш.О. Кулоном (1736 – 1806).

Точечным зарядом называется заряженное тело, размерами которого можно пренебречь по сравнению с расстояниями от этого тела до других тел, несущих электрический заряд.

(2)

Где q1, q2 – точечные заряды,

r – расстояние между зарядами,

 – коэффициент пропорциональности, зависящий от системы единиц.

В векторной форме закон Кулона имеет вид:


2. Напряженность электрического поля.Количественной характеристикой силового действия электрического поля на заряженные тела служит векторная величина E, называемая напряжённостью электрического поля.

EF / q пр.

Она определяется отношением силы F, действующей со стороны поля на точечный пробный заряд qпр, помещенный в рассматриваемую точку поля, к величине этого заряда.

Понятие «пробный заряд» предполагает, что этот заряд не участвует в создании электрического поля и так мал, что не искажает его, т. е. не вызывает перераспределения в пространстве зарядов, создающих рассматриваемое поле. В системе СИ единицей напряженности служит 1 В / м, что эквивалентно 1 Н / Кл.

Напряженность поля точечного заряда.Используя закон Кулона (1.1) найдем выражение для напряжённости электрического поля, создаваемого точечным зарядом q в однородной изотропной среде на расстоянии r от заряда:

http://physicsleti.narod.ru/fiz/assets/images/1_3/image002.jpg




3.Потенциал электростатического поля. Поле консервативной силы может быть описано не только векторной функцией, но эквивалентное описание этого поля можно получить, определив в каждой его точке подходящую скалярную величину. Для электростатического поля такой величиной является потенциал электростатического поля, определяемый как отношение потенциальной энергии пробного заряда q к величине этого заряда, п / q, откуда следует, что потенциал численно равен потенциальной энергии, которой обладает в данной точке поля единичный положительный заряд. Единицей измерения потенциала служит Вольт (1 В).

Потенциал поля точечного заряда в однородной изотропной среде с диэлектрической проницаемостью 

c:\users\tanry\desktop\1.6 потенциал электростатического поля_files\image018.jpg .

Принцип суперпозиции. Потенциал есть скалярная функция, для неё справедлив принцип суперпозиции. Так для потенциала поля системы точечных зарядов Q1, Q2, Qn имеем

c:\users\tanry\desktop\1.6 потенциал электростатического поля_files\image020.jpg ,

Где ri - расстояние от точки поля, обладающей потенциалом, до заряда Qi. Если заряд произвольным образом распределен в пространстве, то

c:\users\tanry\desktop\1.6 потенциал электростатического поля_files\image022.jpg ,

Где - расстояние от элементарного объема dx, dy, dz до точки (xyz), где определяется потенциал; V - объем пространства, в котором распределен заряд.


4.  Принцип суперпозиции полей, также называемый принципом наложения, является условностью. Согласно которой некоторый сложный процесс взаимодействия между определённым числом объектов можно представить в виде суммы взаимодействий между отдельными объектами. Принцип суперпозиции применим лишь к тем системам, которые описываются линейными уравнениями.
К примеру, электромагнитная волна распространяется в вакууме. Свойства вакуума не меняются при воздействии на него волны. И все эффекты, которые возникают при распространении этой волны, в случае если она негармоническая можно представить в виде суммы эффектов создаваемых отдельными гармониками. Этот же принцип применим и к полю создаваемому скоплением зарядов. Суммарное поле можно разделить на отдельные поля, которые создаются каждым зарядом в отдельности. И наоборот общее поле будет состоять из суммы полей отдельных зарядов.
 Графически принцип суперпозиции полей можно представить в виде геометрической суммы векторов силы, которые действуют на пробный заряд, помещённый в поле точечных электрических зарядов.

Напряженность электрического поля. - количественная характеристика эл, поля. - это отношение силы, с которой поле действует на внесенный точечный заряд к величине этого заряда. - не зависит от величины внесенного заряда, а характеризует электрическое поле!

http://class-fizika.narod.ru/10_11_class/10_elstat/7.jpgпринцип суперпозиции полей

http://ens.tpu.ru/posobie_fis_kusn/%d0%ad%d0%bb%d0%b5%d0%ba%d1%82%d1%80%d0%be%d1%81%d1%82%d0%b0%d1%82%d0%b8%d0%ba%d0%b0.%20%d0%9f%d0%be%d1%81%d1%82%d0%be%d1%8f%d0%bd%d0%bd%d1%8b%d0%b9%20%d0%a2%d0%be%d0%ba/02_f/042.gif  – теорема Гаусса для одного заряда.

http://ens.tpu.ru/posobie_fis_kusn/%d0%ad%d0%bb%d0%b5%d0%ba%d1%82%d1%80%d0%be%d1%81%d1%82%d0%b0%d1%82%d0%b8%d0%ba%d0%b0.%20%d0%9f%d0%be%d1%81%d1%82%d0%be%d1%8f%d0%bd%d0%bd%d1%8b%d0%b9%20%d0%a2%d0%be%d0%ba/02_f/043.gif  – теорема Гаусса для нескольких зарядов.

(2.3.4)

 

      Поток вектора напряженности электрического поля через замкнутую поверхность в вакууме равен алгебраической сумме всех зарядов, расположенных внутри поверхности, деленной на ε0.



5.Проводники — это в первую очередь металлы. В металлах свободными зарядами являются

Свободные электроны. Откуда они там берутся? Это особенность металлической связи. Дело в

Том, что валентный электрон, находящийся на внешней электронной оболочке атома металла,

Весьма слабо связан с атомом. При взаимодействии атомов металла их валентные электроны

Покидают свои оболочки, «отправляясь в путешествие» по всему пространству металла1.

Проводниками являются также электролиты. Так называются растворы и расплавы, свои-

Бедные заряды, в которых возникают в результате диссоциации молекул на положительные и

Отрицательные ионы

Первое общее свойство проводников в электростатическом поле состоит в том, что напряжён-

Несть поля внутри проводника везде равна нулю.

Докажем от противного, как в математике. Предположим, что в какой-то области проводник-

ка имеется электрическое поле. Тогда под действием этого поля свободные заряды проводника

Начнут направленное движение. Возникнет электрический ток — а это противоречит тому, что

Мы находимся в электростатике.

Таким образом, поле внутри проводника равно нулю вне зависимости от того, заряжен

Проводник или нет. Любой проводник, помещённый в электростатическое поле, как бы «вы-

Сталкивает» внешнее поле из своей внутренней области.


6. Электроемкостью (емкостью) C уединенного изолированного проводника называется физическая величина, равная отношению изменения заряда проводника q к изменению его потенциала f: C = Dq/Электроёмкость уединенного проводника зависит только от его формы и размеров, а также от окружающей его диэлектрической среды (e). 
Единица измерения емкости в системе СИ называется Фарадой. Фарада (Ф) — это емкость такого уединенного проводника, потенциал которого повышается на 1 Вольт при сообщении ему заряда в 1 Кулон.1 Ф = 1 Кл/1 В

. Конденсатором называют систему двух разноименно заряженных проводников, разделенных диэлектриком (например, воздухом). Свойство конденсаторов накапливать и сохранять электрические заряды и связанное с ними электрическое поле характеризуется величиной, называемой электроемкостью конденсатора. Электроемкость конденсатора равна отношению заряда одной из пластин Q к напряжению между ними U: C = Q/U.

В зависимости от формы обкладок, конденсаторы бывают плоскими, сферическими и цилиндрическими. Формулы для расчета емкостей этих конденсаторов приведены в таблице.

Соединение конденсаторов в батареи.
На практике конденсаторы часто соединяют в батареи — последовательно или параллельно.

При параллельном соединении напряжение на всех обкладках одинаковое 
U1 = U2 = U3 = U = e, а емкость батареи равняется сумме емкостей отдельных конденсаторов C = C1 + C2 + C3

Энергия электростатического поля.
Энергия заряженного плоского конденсатора Eк равна работе A, которая была затрачена при его зарядке, или совершается при его разрядке.
A = CU2/2 = Q2/2С = QU/2 = Eк.
Поскольку напряжение на конденсаторе может быть рассчитано из соотношения:
U = E*d,
где E — напряженность поля между обкладками конденсатора,
d — расстояние между пластинами конденсатора,
то энергия заряженного конденсатора равна:
Eк = CU2/2 = ee0S/2d*E2*d2 = ee0S*d*E2/2 = ee0V*E2/2,
где V — объем пространства между обкладками конденсатора.
Энергия заряженного конденсатора сосредоточена в его электрическом поле.




7. Диэлектрическими называют материалы, основным электрическим свойством которых является способность к поляризации и в которых возможно существование электростатического поля. Реальный (технический) диэлектрик тем более приближается к идеальному, чем меньше его удельная проводимость и чем слабее у него выражены замедленные механизмы поляризации, связанные с рассеиванием электрической энергии и выделением, теплоты.

При применении диэлектриков — одного из наиболее обширных классов электротехнических материалов — довольно четко определилась необходимость использования как пассивных, так и активных свойств этих материалов

поляризация диэлектриков — явление, связанное с ограниченным смещением связанных зарядов в диэлектрике или поворотом электрических диполей, обычно под воздействием внешнего электрического поля, иногда под действием других внешних сил или спонтанно.

Поляризацию диэлектриков характеризует векторэлектрическойполяризации. Физический смысл вектора электрической поляризации — это дипольный момент, отнесенный к единице объема диэлектрика. Иногда вектор поляризации коротко называют просто поляризацией. Вектор поляризации применим для описания макроскопического состояния поляризации не только обычных диэлектриков, но и сегнетоэлектриков, и, в принципе, любых сред, обладающих сходными свойствами. Он применим не только для описания индуцированной поляризации, но и спонтанной поляризации (у сегнетоэлектриков).

Механизмы поляризации диэлектриков.Для диэлектриков характерны четыре вида поляризации, получившие в зависимости от механизма протекания процесса название электронной, ионной, дипольной и миграционной поляризации.

Электронная поляризация заключается в смещении электронных орбит атомов относительно положительно заряженного ядра. Она представляет собой упругое смещение и деформацию электронных оболочек атомов и ионов (рис. 4.5, а).

Электронная поляризация наблюдается в атомах любого диэлектрика независимо от наличия в нем других видов поляризации. Процесс смещения электронных орбит заканчивается в очень короткое время после наложения электрического поля - порядка 10-15...10-14 с. Это время называется временем релаксации и, в данном случае, сравнимо с периодом световых колебаний. Поэтому электронная поляризация проявляется на всех частотах электрического поля, вплоть до оптических.


8. Электрический ток - упорядоченное по направлению движение электрических зарядов. За направление тока принимается направление движения положительных зарядов.

Сила тока — скалярная физическая величина, определяемая отношением заряда Δq, проходящего через поперечное сечение проводника за некоторый промежуток времени Δt, к этому промежутку времени.

http://constant-current.narod.ru/images/1.png

Плотность тока j — это векторная физическая величина, модуль которой определяется отношением силы тока I в проводнике к площади S поперечного сечения проводника, т.е. 

http://constant-current.narod.ru/images/7.png

Закон Ома для участка цепи сила тока в проводнике пропорциональна напряжению на его концах и обратно пропорциональна сопротивлению проводника:

закон ома для участка цепи

Закон Ома для участка цепи по графику видно, что сила тока в цепи обратно пропорциональна сопротивлению участка цепи.

Закон Ома для участка цепи по графику определяем, что сила тока в цепи пропорциональна напряжению участка цепи.

9……Правила Кирхгофа сформулированы немецким физиком Густавом Робертом Кирхгофом.

Первое правило Кирхгофа алгебраическая сумма токов, сходящихся в узле, равна нулю.

первое правило кирхгофа

Первое правило Кирхгофа является следствием закона сохранения заряда, согласно которому ни в одной точке проводника не должны накапливаться или исчезать заряды.

Первое правило Кирхгофа можно сформулировать и так: количество зарядов, приходящих в данную точку проводника за некоторое время, равно количеству зарядов, уходящих из данной точки за то же время.

Второе правило Кирхгофа является обобщением закона Ома. Второе правило Кирхгофа - в любом замкнутом контуре разветвленной цепи алгебраическая сумма ЭДС равна алгебраической сумме произведений токов на сопротивления соответствующих участков этого контура:

второе правило кирхгофа

Правила Кирхгофа позволяют определить силу и направление тока в любой части разветвленной цепи, если известны сопротивления ее участков и включенные в них ЭДС




10. закон Джоуля-Ленца - количество теплоты, которое выделяется в проводнике с током, пропорционально квадрату силы тока, времени его прохождения и сопротивлению проводника.

закон джоуля-ленца

Закон Джоуля-Ленца в дифференциальной форме можно представить, как:закон джоуля-ленца в дифференциальной форме

13. 1) Закон Ампера. Характеристика магнитного поля, единицы их измерения.

Движущиеся заряды /токи/ изменяют свойства окружающего их пространства - создают в них магнитное поле.

F = I · В · ·sin

2) Некоторые проблемы возникают, при использовании правела левой руки, в случае если угол между индукцией поля и током маленький. Трудно определить, где должна находиться открытая ладонь. Поэтому для простоты применения этого правела, можно ладонь располагать так, чтобы в нее входил не сам вектор магнитной индукции, а его модуль

3) Векторная величина, равная произведению тока проводимости вдоль линейного проводника и бесконечно малого отрезка этого проводника.

14.  Закон Бой Саара Лапласа определяет величину модуля вектора магнитной индукции в точке выбранной произвольно находящейся в магнитном поле. Поле при этом создано постоянным током на некотором участке.

Формулировка закона Бой Саара Лапласа имеет вид: При прохождении постоянного тока по замкнутому контуру, находящемуся в вакууме, для точки, отстоящей на расстоянии r0, от контура магнитная индукция будет иметь вид.

закон био савара лапласа

2 Магнитным полем называется одна из форм проявления электромагнитного поля.

Неподвижные заряд создаёт электростатическое поле и действует и на неподвижные, и на движущиеся заряды. Движущийся заряд создает в окружающем его пространстве магнитное поле, которое действует на любой другой движущейся заряд. Так как электрический ток – направленное движение электрических зарядов, то вокруг электрических токов возникает магнитное поле

    16 1) Сила Лоренца — сила, действующая на точечный электрический заряд q во внешнем электромагнитном поле

http://nuclphys.sinp.msu.ru/enc/images/eqne043p02_1.gif

 - сила [ньютон], q - величина электрического заряда [кулон], vec_e - напряжённость электрического поля [вольтметр–1], vec_v - скорость частицы [м·с–1] относительно системы координат, в которой вычисляются величины vecb_fvec_e и vec_bvec_b - магнитная индукция [тесла].

2. Свойство силы Лоренца первое слагаемое в выражении для силы Лоренца определяет силу, действующий на заряд со стороны электрического поля. Это составляющая принципиального заряду е не зависит от его скорости. Она направленности вдоль напряженности электрического поля Е

F= е (E+v*B)

3. На заряженную частицу в электростатическом поле действует кулоновская сила, которую можно найти, зная напряженность поля в данной точке: Эта сила сообщает ускорение

http://malishev.info/svalka/exams/sem2/physics/43/images/image17.png  

Где m — масса заряженной частицы. Как видно, направление ускорения будет совпадать с направлением, если заряд частицы положителен (q> 0), и будет противоположно, если заряд отрицателен (q<0).

15. 1. Закон полного тока для магнитного поля в вакууме (теорема о циркуляции вектора В).

http://mashdet.ru/ferrit/ris1/image054.gif







В разделе “Электростатика” было доказано, что циркуляция вектора напряженности электростатического поля вдоль замкнутого контура равна нулю, откуда следует потенциальный характер электростатического поля. Одним из основных отличий магнитного поля от электростатического поля является его не потенциальность. Для доказательства этого рассмотрим линейный интеграл от В по замкнутому пути в магнитном поле, создаваемом током, т.е.

Где http://mashdet.ru/ferrit/ris1/image023.gif– вектор элемента длины контура, направленный вдоль обхода контура; Вℓ – проекция вектора на направление касательной к контуру. Данный интеграл называется циркуляцией вектора http://mashdet.ru/ferrit/ris1/image045.gif  по заданному замкнутому контуру ℓ.

2) Торо ид представляет собой тонкий провод, плотно (виток к витку) намотанный на каркас в форме тора (рис. 2.16).

http://ens.tpu.ru/posobie_fis_kusn/%d1%8d%d0%bb%d0%b5%d0%ba%d1%82%d1%80%d0%be%d0%bc%d0%b0%d0%b3%d0%bd%d0%b5%d1%82%d0%b8%d0%b7%d0%bc/ima/image467.jpg

      Возьмём контур L в виде окружности радиуса r, центр которого совпадает с центром тора радиуса R.

 В силу симметрии, вектор http://ens.tpu.ru/posobie_fis_kusn/%d1%8d%d0%bb%d0%b5%d0%ba%d1%82%d1%80%d0%be%d0%bc%d0%b0%d0%b3%d0%bd%d0%b5%d1%82%d0%b8%d0%b7%d0%bc/ima/image011.png  в каждом токе направлен по касательной к контуру.

            Следовательно, http://ens.tpu.ru/posobie_fis_kusn/%d1%8d%d0%bb%d0%b5%d0%ba%d1%82%d1%80%d0%be%d0%bc%d0%b0%d0%b3%d0%bd%d0%b5%d1%82%d0%b8%d0%b7%d0%bc/ima/image470.png

 

,

 (2.8.1)

 

Где http://ens.tpu.ru/posobie_fis_kusn/%d1%8d%d0%bb%d0%b5%d0%ba%d1%82%d1%80%d0%be%d0%bc%d0%b0%d0%b3%d0%bd%d0%b5%d1%82%d0%b8%d0%b7%d0%bc/ima/image472.png  – длина контура.

      Если контур проходит внутри триода, он охватывает ток   http://ens.tpu.ru/posobie_fis_kusn/%d1%8d%d0%bb%d0%b5%d0%ba%d1%82%d1%80%d0%be%d0%bc%d0%b0%d0%b3%d0%bd%d0%b5%d1%82%d0%b8%d0%b7%d0%bc/ima/image474.png  (n – число витков на единицу длины).

.

17Опыт показывает, что электрические токи взаимодействуют между собой, например, токи Притягивается, а токи Ihttp://loshkomoiniki.narod.ru/physic/physics/students/allowances/allowance2/lection8/1/image1445.gifотталкиваются. Взаимодействие токов осуществляется через поле, которое называется магнитным. Следовательно, движущиеся заряды (токи) изменяют свойства окружающего их пространства - создают в нем магнитное поле. Это поле проявляется в том, что на движущиеся в нем заряды (токи) действуют силы. Подобно тому, как для исследования электрического поля мы использовали пробный заряд, применим для исследования магнитного поля пробный ток, циркулирующий в плоском замкнутом контуре очень малых размеров. Будем называть такой контур пробным контуром. Векторную величину (1) называют магнитным моментом контура, который в СИ измеряется в А×м2.

На пробные контуры с разными р., помещаемыми в данную точку магнитного поля, будут действовать разные по величине максимальные вращающие моменты Мhttp://loshkomoiniki.narod.ru/physic/physics/students/allowances/allowance2/lection8/1/image1449.gif, но отношение Мhttp://loshkomoiniki.narod.ru/physic/physics/students/allowances/allowance2/lection8/1/image1449.gif / рhttp://loshkomoiniki.narod.ru/physic/physics/students/allowances/allowance2/lection8/1/image1451.gifбудет для всех контуров одинаково, оно будет являться силовой характеристикой магнитного поля, которая называется магнитной индукцией = Мhttp://loshkomoiniki.narod.ru/physic/physics/students/allowances/allowance2/lection8/1/image1449.gif /рhttp://loshkomoiniki.narod.ru/physic/physics/students/allowances/allowance2/lection8/1/image1451.gif(2)

Магнитная индукция есть вектор, направление которого совпадает с направлением нормали контура с током, свободно установившегося во внешнем магнитном поле(см.рис.2)

Поле вектора В можно представить с помощью силовых линий, (см. рис. 2), как и поле вектора; таким образом В является аналогом Геомагнитная индукция в СИ измеряется в теслах: 1 Тл=1 Нам/1 А×м2. Тесла равен магнитной индукции однородного поля, в котором на плоский контур с током, который имеет магнитный момент 1 А м2, действует максимальный вращающий момент, равный 1 Нам. На контур с током, помещенный в магнитное поле с индукцией, действует вращающий момент. (3) Величина его M = http://loshkomoiniki.narod.ru/physic/physics/students/allowances/allowance2/lection8/1/image1454.gifпри имеем М = Mhttp://loshkomoiniki.narod.ru/physic/physics/students/allowances/allowance2/lection8/1/image1449.gif= phttp://loshkomoiniki.narod.ru/physic/physics/students/allowances/allowance2/lection8/1/image1456.gifB , при http://loshkomoiniki.narod.ru/physic/physics/students/allowances/allowance2/lection8/1/image1236.gif = 0 или http://loshkomoiniki.narod.ru/physic/physics/students/allowances/allowance2/lection8/1/image1236.gif = http://loshkomoiniki.narod.ru/physic/physics/students/allowances/allowance2/lection8/1/image1457.gifM= 0.



18. Поток вектора магнитной индукции, пронизывающий площадку S - это величина, равная:

http://www.phyzika.ru/images/potokvektoramagind_clip_image002.gif

Поток вектора магнитной индукции (магнитный поток) измеряется в веберах (В)

 

http://www.phyzika.ru/images/potokvektoramagind_clip_image003.gif

Магнитный поток - величина скалярная.

Поток вектора магнитной индукции (магнитный поток) равен числу линий магнитной индукции, проходящих сквозь данную поверхность.

Поток вектора магнитной индукции (магнитный поток) сквозь произвольную замкнутую поверхность равен нулю:

http://www.phyzika.ru/images/potokvektoramagind_clip_image004.gif

Это теорема Остроградского-Гаусса для магнитного поля.

Она свидетельствует о том, что в природе не существует магнитных зарядов – физических объектов, на которых бы начинались или заканчивались линии магнитной индукции.

Индуктивность (или коэффициент самоиндукции) — коэффициент пропорциональности между электрическим током, текущим в каком-либо замкнутом контуре, и магнитным потоком, создаваемым этим током через поверхность[1], краем которой является этот контур.[2][3][4].

В формуле

\displaystyle \phi = li

\displaystyle \phi — поток, — ток в контуре, — индуктивность.


19. Электромагнитная индукция — явление возникновения электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, проходящего через него.

Электромагнитная индукция была открыта Майклом Фарадеем 29 августа 1831 года (точная дата определена записью в его дневнике). Он обнаружил, что электродвижущая сила, возникающая в замкнутом проводящем контуре, пропорциональна скорости изменения потока через поверхность, ограниченную этим контуром. Величина электродвижущей силы (ЭДС) не зависит от того, что является причиной изменения потока — изменение самого магнитного поля или движение контура (или его части) в магнитном поле. Электрический ток, вызванный этой ЭДС, называется индукционным током.

Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея (в СИ):

\mathcal{e} = - {{d\phi_b} \over dt}

Где

\mathcal{e} — электродвижущая сила, действующая вдоль произвольно выбранного контура,

\phi_b\! = \iint\limits_s \vec{b} \cdot d\vec s, — магнитный поток через поверхность, натянутую на этот контур.

 \mathcal{e} = - n {{d\phi_b} \over dt} = - {{d\psi} \over dt}

Где

\mathcal{e} — электродвижущая сила,

n\! — число витков,

\phi_b\! — магнитный поток через один виток,

\psi\! — потокосцепление катушки.




20. Явление самоиндукции заключается в появлении ЭДС индукции в самом проводнике при изменении тока в нем. Примером явления самоиндукции является опыт с двумя лампочками, подключенными параллельно через ключ к источнику тока, одна из которых подключается через катушку (рис. 39). При замыкании ключа лампочка 2, включенная через катушку, загорается позже лампочки 1. Это происходит потому, что после замыкания ключа ток достигает максимального значения не сразу, магнитное поле нарастающего тока породит в катушке индукционную ЭДС, которая в соответствии с правилом Ленца будет мешать нарастанию тока. 
     Для самоиндукции выполняется установленный опытным путем закон: ЭДС самоиндукции прямо пропорциональна скорости изменения тока в проводнике. 2004.

Коэффициент пропорциональности L называют индуктивностью. Индуктивность — это величина, равная ЭДС самоиндукции при скорости изменения тока в проводнике 1 А/с. Единица индуктивности — генри (Гн). 1 Гн = 1 В • с/А. 1 генри — это индуктивность такого проводника, в котором возникает ЭДС самоиндукции 1 вольт при скорости изменения тока 1 А/с. Индуктивность характеризует магнитные свойства электрической цепи (проводника), зависит от магнитной проницаемости среды сердечника, размеров и формы катушки и числа витков в ней.

 При отключении катушки индуктивности от источника тока лампа, включенная параллельно катушке, дает кратковременную вспышку

Ток в цепи возникает под действием ЭДС самоиндукции. Источником энергии, выделяющейся при этом в электрической цепи, является магнитное поле катушки. Энергия магнитного поля находится по формуле 2004

22.2Магнитные свойства веществ определяются магнитными свойствами атомов или элементарных частиц (электронов, протонов и нейтронов), входящих в состав атомов. В настоящее время установлено, что магнитные свойства протонов и нейтронов почти в 1000 раз слабее магнитных свойств электронов. Поэтому магнитные свойства веществ в основном определяются электронами, входящими в состав атомов.

Вещества крайне разнообразны по своим магнитным свойствам. У большинства веществ эти свойства выражены слабо. Слабомагнитные вещества делятся на две большие группы – парамагнетики и диамагнетики. Они отличаются тем, что при внесении во внешнее магнитное поле парамагнитные образцы намагничиваются так, что их собственное магнитное поле оказывается направленным по внешнему полю, а диамагнитные образцы намагничиваются против внешнего поля.

21. Контур с током, помещенный в магнитное поле, обладает запасом энергии. Действительно, чтобы повернуть контур с током на некоторый угол в направлении, обратном направлению его поворота в магнитном поле, необходимо совершить работу против сил, действующих на этот контур со стороны поля. По величине эта работа равна

clip_image1028.

Совершенная над контуром работа идет на увеличение его энергии. Поворачиваясь в первоначальное положение, контур возвратит затраченную на его поворот работу, совершив ее над какими-либо телами. Следовательно, запасенная контуром энергия есть:

clip_image1030.

(при выводе этой формулы мы приняли, что при clip_image1032 энергия контура W, определенная с точностью до произвольной постоянной, равна нулю).

Полученную формулу можно написать также в виде:

clip_image1034

22. Экспериментальные исследования показали, что все вещества в большей или меньшей степени обладают магнитными свойствами. Если два витка с токами поместить в какую-либо среду, то сила магнитного взаимодействия между токами изменяется. Этот опыт показывает, что индукция магнитного поля, создаваемого электрическими токами в веществе, отличается от индукции магнитного поля, создаваемого теми же токами в вакууме.

Физическая величина, показывающая, во сколько раз индукция магнитного в однородной среде отличается по модулю от индукции магнитного поля в вакууме, называется магнитной проницаемостью

http://physics.ru/courses/op25part2/content/javagifs/63230164576788-3.gif







23. Ферромагнетики – это вещества, обладающие самопроизвольной намагниченностью, которая сильно изменяется под влиянием внешних воздействий – магнитного поля, деформации, температуры

Ферромагнетики, в отличие от слабо магнитных дай- и парамагнетиков, являются сильно магнитными веществами: внутреннее магнитное поле в них может в сотни раз превосходить внешнее поле. Основные отличия магнитных свойств ферромагнетиков.

  1. Нелинейная зависимость намагниченности от напряженности магнитного поля

  2. При http://ens.tpu.ru/posobie_fis_kusn/%fd%eb%e5%ea%f2%f0%ee%ec%e0%e3%ed%e5%f2%e8%e7%ec/ima/image1209.png   зависимость магнитной индукции В от Н нелинейная, а при http://ens.tpu.ru/posobie_fis_kusn/%fd%eb%e5%ea%f2%f0%ee%ec%e0%e3%ed%e5%f2%e8%e7%ec/ima/image1207.png  – линейная

  3. Зависимость относительной магнитной проницаемости от Н имеет сложный характер

  4. У каждого ферромагнетика имеется такая температура, называемая точкой Кюри ( ), выше которой это вещество теряет свои особые магнитные свойства.

  5. Существование магнитного гистерезиса.

обмен макроскопическая область в магнитном кристалле, в которой ориентация вектора спонтанной однородной намагниченности[1] или вектора[2] (при температуре ниже точки Кюри или Неля соответственно) определенным образом повернута или сдвинута относительно направлений соответствующего вектора в соседних доменах. Домены существуют в ферро- и антиферромагнитных, сегнетоэлектрических кристаллах и других веществах, обладающих спонтанным дальним порядком

Ферримагнитные свойства наблюдается у веществ при температурах меньших так называемой температуры Кюри - ТК.  При Т> ТК ферромагнетик переходит в парамагнитное состояние. При температурах ниже точки Кюри ферромагнетик разбивается на малые области однородной самопроизвольной (спонтанной) намагниченности - домены. 

24. Колебательный контур — осциллятор, представляющий собой электрическую цепь, содержащую соединённые катушку индуктивности и конденсатор. В такой цепи могут возбуждаться колебания тока (и напряжения).

Колебательный контур — простейшая система, в которой могут происходить свободные электромагнитные колебания

Резонансная частота контура определяется так называемой формулой Томсона:

f_0 = {1 \over 2 \pi \sqrt{l c}}

Формула Томсона названа в честь английского физика Уильяма Томсона, который вывел её в1853 году, и связывает период собственных электрических колебаний в контуре с его ёмкостью индуктивностью.[1]

Формула Томсона выглядит следующим образом[2]:

t = 2\pi \sqrt{lc}

25. Уравнения Максвелла — система уравнений в дифференциальной или интегральной форме, описывающих электромагнитное поле и его связь с электрическими зарядами итогами в вакууме и сплошных средах. Вместе с выражением для силы Лоренца, задающим меру воздействия электромагнитного поля на заряженные частицы, образуют полную систему уравнений классической электродинамики, называемую иногда уравнениями Максвелла — Лоренца. Уравнения, сформулированные Джеймсом Клерком Максвеллом на основе накопленных к середине XIX века экспериментальных результатов, сыграли ключевую роль в развитии представлений теоретической физики и оказали сильное, зачастую решающее, влияние не только на все области физики, непосредственно связанные с электромагнетизмом, но и на многие возникшие впоследствии фундаментальные теории, предмет которых не сводился к электромагнетизму (одним из ярчайших примеров здесь может служить специальная теория относительности).
написать администратору сайта