Всё для Учёбы — студенческий файлообменник
2 монеты
doc

Шпаргалка «Экзаменационная» по Физике (Уруцкоев Л. И.)

1. Электростатическое поле в вакууме. Напряженность Эл. поля.

Если в пространство, окружающее электрический заряд, внести другой заряд, то на него будет действовать кулоновская сила; значит, в пространстве, окружающем электрические заряды, существует силовое поле. Электрические поля, которые создаются неподвижными электрическими зарядами и называются электростатическими.Для исследования электростатического поля используется пробный точечный положительный заряд — такой заряд, который не искажает исследуемое поле. Если в поле, создаваемое зарядом Q, поместить пробный заряд Q0, то на него действует сила F, различная в разных точках поля, которая, согласно закону Кулона, пропорциональна пробному заряду Q0. Поэтому отношение F/Q0 не зависит от Q0 и характеризует электростатическое поле в той точке, где пробный заряд находится. Эта величина называется напряженностью и является силовой характеристикой электростатического поля.

Напряженность электростатического поля в данной точке есть физическая величина, определяемая силой, действующей на пробный единичный положительный заряд, помещенный в эту точку поля E=F/Q0.

Направление вектора Е совпадает с направлением силы, действующей на положительный заряд

Графически электростатическое поле изображают с помощью линий напряженности — линий, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора Е . Линиям напряженности приписывается направление, совпадающее с направлением вектора напряженности. Так как в каждой данной точке пространства вектор напряженности имеет лишь одно направление, то линии напряженности никогда не пересекаются. Величина

называется потоком вектора напряженности через площадку dS.

4. Теорема Острогадского-Гаусса. Эл. поле заряженной плоскости, цилиндрич. и сферич. поверхностей

Формула выражает теорему Гаусса для электростатического поля в вакууме: поток вектора напряженности электростатического поля в вакууме сквозь произвольную замкнутую поверхность равен алгебраической сумме заключенных внутри этой поверхности зарядов, деленной на ε0. Эта теорема выведена математически для векторного поля любой природы русским математиком М. В. Остроградским (1801—1862), а затем независимо от него применительно к электростатическому полю — К. Гауссом.

Поле равномерно заряженной бесконечной плоскости. Бесконечная плоскостьзаряжена с постоянной поверхностной плотностью + (=dQ/dS — заряд, приход. на един. пл-сти). Линии напряженности перпендикулярны плоскости и направлены от нее в обе стороны. В качестве замкнутой поверхности мысленно построим цилиндр, основания которого параллельны заряженной плоскости, а ось перпендикулярна ей. Так как образующие цилиндра параллельны линиям напряженности (соs=0), то поток вектора напряженности сквозь боковую поверхность цилиндра равен нулю, а полный поток сквозь цилиндр равен сумме потоков сквозь его основания (площади оснований равны и для основания Еn совпадает с Е), т. е. равен 2ES. Заряд, заключенный внутри построенной цилиндрической поверхности, равен S. Согласно теореме Гаусса 2ES=S/0, откуда E=σ/(2ε0)Из формулы вытекает, что Е не зависит от длины цилиндра, т. е. напряженность поля на любых расстояниях одинакова по модулю, иными словами, поле равномерно заряженной плоскости однородно.

Поле двух бесконечных параллельных разноименно заряженных плоскостей. E=σ/2ε0

Поле равномерно заряженной сферической поверхности. Сферическая поверхность радиуса R с общим зарядом Q заряжена равномерно с поверхностной плотностью +. Благодаря равномерному распределению заряда по поверхности поле, создаваемое им, обладает сферической симметрией. Поэтому линии напряженности направлены радиально. Построим мысленно сферу радиуса r, имеющую общий центр с заряженной сферой. Если r>R,ro внутрь поверхности попадает весь заряд Q, создающий рассматриваемое поле, и, по теореме Гаусса , откуда При r>R поле убывает с расстоянием r по такому же закону, как у точечного заряда.

Поле равномерно заряженного бесконечного цилиндра (нити). Бесконечный цилиндр радиуса R (рис. 131) заряжен равномерно с линейной плотностью  ( = dQ/dV – заряд, приходящийся на единицу длины). Из соображений симметрии следует, что линии напряженности будут направлены по радиусам круговых сечений цилиндра с одинаковой густотой во все стороны относительно оси цилиндра. В качестве замкнутой поверхности мысленно построим коаксиальный с заряженным цилиндр радиуса r и высотой l. Поток вектора Е сквозь торцы коаксиального цилиндра равен нулю (торцы параллельны линиям напряженности), а сквозь боковую поверхность равен 2rlЕ. По теореме Гаусса при r>R 2rlЕ = l/0, откуда Если r0;

Для установления количественных закономерностей поля в диэлектрике внесем в однородное внешнее электрическое поле Е0 пластинку из однородного диэлектрика. Под действием поля диэлектрик поляризуется, т. е. происходит смещение зарядов: положительные смещаются по полю, отрицательные — против поля. В результате этого на правой грани диэлектрика, обращенного к отрицательной плоскости, будет избыток положительного заряда с поверхностной плотностью +', на левой — отрицательного заряда с поверхностной плотностью –'. Эти нескомпенсированные заряды, появляющиеся в результате поляризации диэлектрика, называются связанными. Так как их поверхностная плотность ' меньше плотности  свободных зарядов плоскостей, то не все поле Е компенсируется полем зарядов диэлектрика: часть линий напряженности пройдет сквозь диэлектрик, другая же часть — обрывается на связанных зарядах. Следовательно, поляризация диэлектрика вызывает уменьшение в нем поля по сравнению с первоначальным внешним полем. Вне диэлектрика Е=Е0. Таким образом, появление связанных зарядов приводит к возникновению дополнительного электрического поля Е' (поля, создаваемого связанными зарядами), которое направлено против внешнего поля Е0 (поля, создаваемого свободными зарядами) и ослабляет его. Результирующее поле внутри диэлектрика

Безразмерная величина называется диэлектрической проницаемостью среды

10. Классическая теория электропроводности металлов. Пределы ее применимости.

Носителями тока в металлах являются свободные электроны, т. е. электроны, слабо связанные с ионами кристаллической решетки металла. Это представление основывается на электронной теории проводимости металлов, созданной немецким физиком П. Друде и разработанной впоследствии нидерландским физиком X. Лоренцем, а также на ряде классических опытов, подтверждающих положения электронной теории.

Первый из таких опытов — опыт Рикке (1901), в котором в течение года электрический ток пропускался через три последовательно соединенных с тщательно отшлифованными торцами металлических цилиндра (Сu, Аl, Сu) одинакового радиуса. Несмотря на то что общий заряд, прошедший через эти цилиндры, достигал огромного значения (3,5x10^6 Кл), никаких следов переноса вещества не обнаружилось. Это явилось экспериментальным доказательством того, что ионы в металлах не участвуют в переносе электричества, а перенос заряда в металлах осуществляется частицами, которые являются общими для всех металлов. Такими частицами могли быть электроны.

Для доказательства этого предположения необходимо было определить отношение заряда носителя к его массе. Идея этих опытов и их качественное воплощение принадлежат российским физикам С. Л. Мандельштаму (1879—1944) и Н. Д. Папалекси (1880—1947). Эти опыты в 1916 г. были усовершенствованы и проведены американским физиком Р. Толменом (1881—1948) и ранее шотландским физиком Б. Стюартом (1828—1887). Ими экспериментально доказано, что носители тока в металлах имеют отрицательный заряд, а их удельный заряд приблизительно одинаков для всех исследованных металлов. По значению удельного заряда носителей электрического тока и по определенному ранее Р. Милликеном элементарному электрическому заряду была определена их масса. Оказалось, что значения удельного заряда и массы носителей тока и электронов, движущихся в вакууме, совпадали. Таким образом, было окончательно доказано, что носителями электрического тока в металлах являются свободные электроны.

Существование свободных электронов в металлах объясняется: при образовании кристаллической решетки металла валентные электроны, слабо связанные с атомными ядрами, отрываются от атомов металла, становятся «свободными» и могут перемещаться по всему объему. Таким образом, в узлах кристаллической решетки располагаются ионы металла, а между ними хаотически движутся свободные электроны, образуя своеобразный электронный газ, обладающий, согласно электронной теории металлов, свойствами идеального газа.

13. Электроемкость уединенного проводника. Емкость проводника, имеющего форму шара. Единица емкости.

Уединенный проводник - проводник, который удален от других проводников, тел и зарядов. Его потенциал прямо пропорционален заряду проводника. Из опыта следует, что разные проводники, будучи одинаково заряженными, имеют различные потенциалы. Поэтому для уединенного проводника можно записать Q=Cφ. Величину C=Q/φ называют электроемкостью (или просто емкостью) уединенного проводника. Емкость уединенного проводника определяется зарядом, сообщение которого проводнику изменяет его потенциал на единицу. Емкость проводника зависит от его размеров и формы, но не зависит от материала, агрегатного состояния, формы и размеров полостей внутри проводника. Это связано с тем, что избыточные заряды распределяются на внешней поверхности проводника. Емкость не зависит также ни от заряда проводника, ни от его потенциала.

Единица электроемкости — фарад (Ф): 1 Ф — емкость такого уединенного проводника, потенциал которого изменяется на 1 В при сообщении ему заряда 1 Кл.

Потенциал уединенного шара радиуса R, находящегося в однородной среде с диэлектрической проницаемостью , равен

отсюда емкость шара C=4πε0εR

Фарад — очень большая величина, поэтому на практике используются дольные единицы - миллифарад (мФ), микрофарад (мкФ), нанофарад (нФ), пикофарад (пФ). Единица электрической постоянной 0 — фарад на метр (Ф/м)

31. Поле движущегося заряда. Принцип суперпозиции. З-н Био-Санара-Лапласа.

Каждый проводник с током создает в окружающем пространстве магнитное поле. Электрический же ток представляет собой упорядоченное движение электрических зарядов. Поэтому можно сказать, что любой движущийся в вакууме или среде заряд создает вокруг себя магнитное поле. В результате обобщения опытных данных был установлен закон, определяющий поле В точечного заряда Q, свободно движущегося с нерелятивистской скоростью v. Под свободным движением заряда понимается его движение с постоянной скоростью. Этот закон выражается формулой

где r — радиус-вектор, проведенный от заряда Q к точке наблюдения М.

Модуль магнитной индукции вычисляется по формуле: ,

где α — угол между векторами v и r.

Магнитное поле действует на отдельные заряды, движущиеся в магнитном поле. Сила, действующая на электрический заряд Q, движущийся в магнитном поле со скоростью v, называется силой Лоренца и выражается F=Q[vB], где В – индукция магнитного поля, в кот. заряд движется. Направление силы Лоренца определяется с помощью правила левой руки: если ладонь левой руки расположить так, чтобы в нее входил вектор В, а четыре вытянутых пальца направить вдоль вектора v (для Q>0 направления I и v совпадают, для Q0 направления I и v совпадают, для Q 0 — точка поля является источником; div F 0 направления I и v совпадают, для Qr1), вставленных один в другой. Разность потенциалов между обкладками вычислим по формуле для поля равномерно заряженного бесконечного цилиндра с линейной плотностью (l – длина обкладок). При наличии диэлектрика между обкладками разность потенциалов: . Получим емкость: .

Емкость сферического конденсатора, состоящего из двух концентрических обкладок, разделенных сферическим слоем диэлектрика, используя формулу для разности потенциалов между двумя точками, лежащими на расстоянии r1 и r2 (r2>r1) от центра заряженной сферической поверхности. При наличии диэлектрика между обкладками разность потенциалов . Получим

11.Электрический заряд в вакууме и газах. Несамостоятельный и самостоятельный газовый разряд.

Газы в нормальном состоянии состоят из электрически нейтральных атомов и молекул и поэтому не проводят электричества. Проводниками электрического тока могут быть только ионизированные газы. В ионизированных газах кроме нейтральных молекул и атомов содержатся электроны, положительные и отрицательные ионы. Ионы в газах могут возникать под действием высоких температур, рентгеновских и ультрафиолетовых лучей и т.д. во всех этих случаях происходит вырывание из атома или молекулы одного или нескольких электронов. Этот процесс называется ионизацией. Он приводит к освобождению электронов и образованию положительных ионов. Освободившиеся электроны могут присоединиться к нейтральным атомам и образуются отрицательные ионы. Ионы и электроны делают газ проводником электричества.

Процесс прохождения электрического тока через газ называется газовым разрядом. Газовые разряды подразделяются на два вида: самостоятельные и несамостоятельные.

Разряд в газе называют несамостоятельным, если для его поддержания необходим внешний источник ионизации. После прекращения действия ионизатора положительные и отрицательные ионы газа соединяются между собой и образуют нейтральные молекулы и атомы. Этот процесс называют рекомбинацией. В результате нее проводимость газа падает, или возвращается к своему исходному значению. После выключения ионизатора убывание концентрации ионов n(t) описывается уравнением: где - постоянная величина, коэффициент рекомбинации, q- заряд положительных ионов, которые создает источник ионизации в единице объема в единицу времени. Через некоторое время процессы ионизации и рекомбинации должны скомпенсировать друг друга и в газе установится постоянная концентрация ( , которая тем больше, чем мощнее источник ионизации и чем меньше коэффициент рекомбинации Процесс спадания концентрации ионов после прекращения действия ионизатора значительно ускоряется, если газ находится во внешнем электрическом поле Е. Рассмотрим случай, когда ток в ионизируемом внешним источником газе течет между двумя плоскими электродами, параллельными друг другу, и в этом случае ионы и электроны находятся в однородном электрическом поле напряженности Е, равной отношению приложенного к электродам напряжения U к расстоянию l между ними. В цепи устанавливается некоторая постоянная сила тока I. это значит, что ионы электроны в ионизированном газе движутся с постоянными скоростями: -подвижность электрона, подвижность иона. Эти коэффициенты зависят от сорта газа, его плотности, температуры. Плотность электрического тока выражается через концентрацию электронов ne и ионов ni, их заряды – e и ei и скорости установившегося движения ve и vi: j=-eneve+einivi. Можно показать, что для несамостоятельного газового разряда в слабых электрических полях выполняется з-н Ома: т.е. плотность тока о пропорциональна напряженности приложенного электрического поля E.

При самостоятельном разряде образование новых электронов и ионов происходит в результате внутренних процессов в самом газе. Нарастание тока происходит лавинообразно и называется электрическим пробоем газа. Различны следующие виды самостоятельного разряда:

-тлеющий разряд (при низких давлениях в трубке)

-коронный разряд (при сравнительно высоких давлениях вблизи заостренных участков проводника)

-электрическая дуга (при соприкосновении двух угольных или металлических электродов выделяется большое кол-во теплоты)

23.Постоянный ток. Единицы измерения. Плотность тока. Ур-ие непрерывности.

Электрический ток – упорядоченное движение электрических зарядов. В проводнике под действием приложенного электрического поля Е свободные электрические заряды перемещаются: положительные – по полю, отрицательные – против поля, т.е. в проводнике возникает электрический ток, называемый током проводимости. Для возникновения и существования электрического тока необходимо наличие свободных носителей тока – заряженных частиц, способных перемещаться упорядоченно, и наличие электрического поля, энергия которого каким-то образом восполняясь, расходовалась бы на их упорядоченное движение. За направление тока условно принимают направление движения положительных зарядов.

Количественной мерой электрического тока служит сила тока I – скалярная физическая величина, определяемая электрическим зарядом, проходящим через поперечное сечение проводника в единицу времени:

Если сила тока и его направление не изменяются со временем, то такой ток называется постоянным. Для постоянного тока , где Q – электрический заряд, проходящий за время t через поперечное сечение проводника. Единица измерения силы тока - ампер (А). Физическая величина, определяемая силой тока, проходящего через единицу площади поперечного сечения проводника, перпендикулярного направлению тока, называется плотностью тока: . Выразим силу и плотность тока через скорость упорядоченного движения зарядов в проводнике. Если концентрация носителей тока равна n и каждый носитель имеет элементарный заряд e, то за время dt через поперечное сечение S проводника переносится заряд dQ=neSdt. Сила тока . Плотность тока – вектор, ориентированный по направлению тока, т.е. направление вектора j совпадает с направлением упорядоченного движения положительных зарядов. Единица плотности тока – ампер на метр в квадрате (А/м2). Сила тока сквозь произвольную поверхность S определяется как поток вектора j, т.е. , где dS=ndS (n-единичный вектор нормали к площадке dS, составляющей с вектором j угол ). В электродинамике уравнение непрерывности выводится из уравнений Максвелла. Оно утверждает, что дивергенция плотности тока равна изменению плотности заряда со знаком минус,

32.Магнитное поле кругового, прямолинейного тока. Сила взаимодействия прямолинейных токов.

Магнитное поле прямого тока(1 рис) — тока, текущего по тонкому прямому проводу бесконечной длины. В произвольной точке А, удаленной от оси проводника на расстояние R, векторы dB от всех элементов тока имеют одинаковое направление, перпендикулярное плоскости чертежа («к вам»). Поэтому сложение векторов dB можно заменить сложением их модулей. В качестве постоянной интегрирования выберем угол  (угол между векторами dl и r), выразив через него все остальные величины. Из рисунка следует, что (радиус дуги CD вследствие малости dl равен r, и угол FDC по этой же причине можно считать прямым). Подставив эти выражения в , получим, что магнитная индукция, создаваемая одним элементом проводника, равна

Так как угол  для всех элементов прямого тока изменяется в пределах от 0 до , то Следовательно, магнитная индукция поля прямого тока

Магнитное поле кругового тока.(2 рис)

Как следует из рисунка, все элементы кругового проводника с током создают в центре магнитные поля одинакового направления — вдоль нормали от витка. Поэтому сложение векторов dB можно заменить сложением их модулей. Так как все элементы проводника перпендикулярны радиусу-вектору (sin =1) и расстояние всех элементов проводника до центра кругового тока одинаково и равно R, то, согласно то Тогда Следовательно, магнитная индукция поля в центре кругового проводника с током

29.Закон Джоуля – Ленца. Дифференциальная форма.

Рассмотрим однородный проводник, к концам которого приложено напряжение U. За время dt через сечение проводника переносится заряд dq=Idt. Так как ток представляет собой перемещение заряда dq под действием электрического поля, то, по формуле , работа тока . Если сопротивление проводника R, то . Из этого следует, что мощность тока Работа тока – Дж, мощность – Вт. Если ток проходит по неподвижному металлическому проводнику, то вся работа тока идет на его нагревание и, по закону сохранения энергии, dQ=dA. Таким образом, получаем: . Это и есть закон Джоуля – Ленца.

Выделим в проводнике элементарный цилиндрический объем dV=dSdl (ось цилиндра совпадает с направлением тока), сопротивление которого . По з-ну Д-Л, за время dt в этом объеме выделится теплота . Количество теплоты, выделяющееся за единицу времени в единицу объема, называется удельной тепловой мощностью тока. Она равна . Используя дифференциальную форму закона Ома ( ) и соотношение , получим . и – закон Джоуля – Ленца в дифференциальной форме, пригодный для любого проводника.

44. Закон электромагнитной индукции Фарадея. Правило Ленца.

Явление электромагнитной индукции было открыто М. Фарадеем в 1831 году. Явление электромагнитной индукции заключается в следующем: во всяком замкнутом проводящем контуре при изменении потока магнитной индукции через площадь, ограниченную этим контуром, возникает электрический ток. Это ток называется индукционным. Возникновение индукционного тока в замкнутом контуре обуславливается появлением в этом контуре, под влиянием изменяющегося со временем потока магнитной индукции, электродвижущей силы ЭДС. Величина этой ЭДС была впервые связана со скоростью изменения потока магнитной индукции Фарадеем: – закон Фарадея. Знак минус означает, что ЭДС индукции всегда имеет такое направление, что препятствует причине, которая вызывает ее. Это правило установил петербургский профессор Э.Х. Ленц.

Если рассмотреть магнитный поток Bi, создаваемый индукционным током I при различных положениях контура, то нетрудно убедиться: он либо поддерживает внешний магнитный поток, если тот уменьшается , либо направлен противоположно ему, если он возрастает . Правило Ленца отражает инерционность магнитного поля – характерное свойство материи любого вида.

Правило Ленца: индукционный ток в контуре имеет всегда такое направление, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, вызвавшему этот индукционный ток.

Закон Фарадея можно сформулировать еще таким образом: э.д.с. электромагнитной индукции в контуре численно равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока сквозь поверхность, ограниченную этим контуром. Этот закон является универсальным: э. д. с. не зависит от способа изменения магнитного потока. Э.д.с. электромагнитной индукции выражается в вольтах.

Природа электромагнитной индукции.

Если проводник (подвижная перемычка контура) движется в постоянном магнитном поле, то сила Лоренца, действующая на заряды внутри проводника, движущиеся вместе с проводником, будет направлена противоположно току, т. е. она будет создавать в проводнике индукционный ток противоположного направления (за направление электрического тока принимается движение положительных зарядов). Таким образом, возбуждение э.д.с. индукции при движения контура в постоянном магнитном поле объясняется действием силы Лоренца, возникающей при движении проводника.

47. Самоиндукция. Индуктивность. Индуктивность соленоида.

Изменять магнитный поток в замкнутом контуре можно, изменяя силу тока в самом контуре. Если в нем течет переменный ток I(t), то он создает магнитное поле с индукцией B(t), а, следовательно, и поток Фв(t). Это также должно приводить к электромагнитной индукции: . Явление электромагнитной индукции, вызванное изменением тока в самом контуре, называют самоиндукцией. Ее первопричиной является изменение тока в контуре, которое легче измерить, чем изменение магнитного потока.

В любой точке поверхности, натянутой на контур, индукция dB пропорциональна току в контуре. Полный магнитный поток Фв будет также пропорционален силе тока I: Фв=LI, L – индуктивность контура, коэффициент пропорциональности, зависящий от конфигурации контура, от магнитных свойств среды, где находится контур.

Индуктивность показывает, какой магнитный поток пронизывает поверхность, охваченную контуром, при силе тока в нем 1А. Ее единица измерения Вб/ А, которая называется генри (Гн).

Если контур имеет сложную форму, например, содержит несколько витков N, то вместо Фв в Фв=LI нужно использовать потокосцепление : .

C учетом Фв=LI ЭДС самоиндукции при L=const принимает вид: . Из этой формулы следует еще одно определение L (более важное на практике): индуктивность показывает, какая ЭДС самоиндукции возникает в контуре, если скорость изменения силы тока в нем составляет 1 А/с.

Для соленоида магнитный поток через один виток Фв=BS= , a полный магнитный поток, пронизывающие все N витков соленоида (потокосцепление), , где V=Sl – объем соленоида. Из Фв=LI получим L= , т. е. индуктивность соленоида зависит от числа витков соленоида N, его длины l, площади S и магнитной проницаемости  вещества, из которого изготовлен сердечник соленоида. Для увеличения индуктивности нужно заполнять соленоида сердечниками из ферромагнитных материалов с большими значениями магнитной проницаемости .

50.Энергия магнитного поля

Проводник, по которому протекает электрический ток, всегда окружен магнитным полем, причем магнитное поле появляется и исчезает вместе с появлением и исчезновением тока. Магнитное поле, подобно электрическому, является носителем энергии. Естественно предположить, что энергия магнитного поля равна работе, которая затрачивается током на создание этого поля.

Рассмотрим контур индуктивностью L, по которому течет ток I. С данным контуром сцеплен магнитный поток Ф=LI, причем при изменении тока на dI магнитный поток изменяется на dФ=LdI. Однако для изменения магнитного потока на величину dФ необходимо совершить работу dА=IdФ=LIdI. Тогда работа по созданию магнитного потока Ф будет равна Следовательно, энергия магнитного поля, связанного с контуром,

Исследование свойств переменных магнитных полей, в частности распространения электромагнитных волн, явилось доказательством того, что энергия магнитного поля локализована в пространстве. Это соответствует представлениям теории поля.

Энергию магнитного поля можно представить как функцию величин, характеризующих это поле в окружающем пространстве. Для этого рассмотрим частный случай — однородное магнитное поле внутри длинного соленоида. Подставив в формулу выражение , получим

Так как I=Bl/(0N) и В=0H , то

где Sl = V — объем соленоида.

Магнитное поле соленоида однородно и сосредоточено внутри него, поэтому энергия заключена в объеме соленоида и распределена в нем с постоянной объемной плотностью

Это выражение для объемной плотности энергии магнитного поля имеет вид, аналогичный формуле для объемной плотности энергии электростатического поля, с той разницей, что электрические величины заменены в нем магнитными. Формула выведена для однородного поля, но она справедлива и для неоднородных полей. Выражение справедливо только для сред, для которых зависимость В от Н линейная, т.е. оно относится только к пара- и диамагнетикам.

52.Электрический ток, возникающий под действием ЭДС, которая изменяется по гармоническому закону, называется переменным током. Переменный ток – это вынужденные колебания тока в электрических цепях.Электрическое сопротивление любого реального колебательного контура отлично от нуля. Поэтому свободные электромагнитные колебания постепенно затухают. Для получения незатухающих колебаний необходимо извне подводить энергию, компенсирующую потери. Роль вынуждающей силы в колебательном контуре выполняет источник тока, обладающий переидически изменяющейся ЭДС. ЭДС будет менятся по гармоническому закону: . В катушке индуктивностью L возникает ЭДС самоиндукции . На основе закона Ома для неоднородного участка цепи . Переменный ток, текущий через конденсатор С: .

41.Магнитные свойства вещества

Все вещества, помещенные в магнитное поле, намагничиваются, т. е. сами создают магнитное поле. Поэтому индукция магнитного поля в однородной среде отличается от индукции поля в вакууме.

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

Все вещества в зависимости от их магнитной проницаемости разделяют на ферромагнетики, парамагнетики и диамагнетики.

К ферромагнетикам относятся железо, никель, кобальт и некоторые соединения этих металлов с другими элементами. У них значения магнитной проницаемости достигают тысяч единиц. Поэтому при внесении железного сердечника в катушку с током, индукция магнитного поля увеличивается во много раз. К парамагнетикам относятся вещества, магнитная проницаемость которых немного больше единицы. (Платина, жидкий кислород) К диамагнетикам можно отнести вещества с малой магнитной проницаемостью. Они ослабляют магнитное поле. (Серебро, свинец, кварц, висмут). В состав всех антиферромагнетиков входят ионы по крайней мере одного переходного металла (Fe, Ni, Co, РЗЭ или актинидов). К ферримагнетики относятся двойные фториды. например RbNiF3, CsFeF3, некоторые сульфиды, селениды, а также ряд сплавов.

Ферромагнетизм объясняется магнитными свойствами электронов. Внутри кристалла ферромагнетика возникают намагниченные области, которые называются доменами. С увеличением магнитной индукции внешнего поля возрастает степень упорядоченности ориентации отдельных доменов – магнитная индукция возрастает. При некотором значении индукции внешнего поля наступает полное упорядочение ориентации доменов, возрастание магнитной индукции прекращается. Это явление называется магнитным насыщением. При вынесении ферромагнитного образца из внешнего магнитного поля значительная часть доменов сохраняет упорядоченную ориентацию – образец становится постоянным магнитом. Упорядоченность ориентации доменов в ферромагнетике нарушается тепловыми колебаниями атомов в кристалле. Чем выше температура кристалла, тем быстрее разрушается порядок в ориентации доменов, вследствие чего образец размагничивается. Температура, выше которой вещество перестает быть ферромагнетиком, называется температурой Кюри.

8.Электрический диполь – два одинаковых по величине равноименных точечных зарядов, находящихся на расстоянии l друг от друга, это расстояние должно быть много меньше расстояния r до точек, где рассматривается электрическое поле диполя l

Показать полностью…
Похожие документы в приложении