- •Электродинамика и магнетизм
- •Раздел 1. Электрические заряды. Электрическое поле.
- •Классический и квантовый подход к описанию электромагнитных явлений. Заряд и его фундаментальные свойства – сохранения и квантование заряда.
- •Закон Кулона. Принцип суперпозиции электростатических полей.
- •Принцип суперпозиции:
- •Электрическое поле и его свойства. Напряженность. Поток вектора напряженности. Теорема Остроградского-Гаусса и примеры ее применения.
- •Работа сил электростатического поля. Разность потенциалов и потенциал. Связь разности потенциалов с напряженностью.
- •П роводники в электростатическом поле. Условия равновесия зарядов на проводнике. Электроемкость. Конденсаторы.
- •Раздел 2. Электрическое поле в веществе.
- •Классификация веществ по энергетическому спектру электронов. Зонная теория проводимости.
- •Д иэлектрики в электростатическом поле. Поляризация молекул. Коэффициент поляризуемости и диэлектрическая проницаемость вещества. Понятие о пъезоэффекте.
- •Сегнетоэлектрики
- •Пьезоэлектрики (пьезокристаллы)
- •Полупроводники. Собственная и примесная проводимость.
- •Раздел 3. Постоянный электрический ток.
- •Основные параметры тока и элементов электрической цепи. Законы Ома, Джоуля-Ленца. Сверхпроводимость.
- •Электрический ток в электролитах и газах. Закон электролиза Фарадея.
- •К онтактные явления в металлах и полупроводниках, p-n-переход. Диод.
- •Раздел 4. Магнитное поле.
- •Свойства магнитного поля. Вектор магнитной индукции. Закон Ампера. Сила Лоренца. Закон Био-Савара-Лапласа.
- •Магнитное поле в веществе. Магнитный момент атома. Магнитная проницаемость вещества. Современное объяснение диа-, пара- и ферромагнетизма.
- •Раздел 5. Электромагнитная индукция.
- •Закон электромагнитной индукции Фарадея и его значение. Само- и взаимоиндукция. Энергия магнитного поля.
- •Раздел 6. Переменный ток.
- •Особенности переменного синусоидального тока. Закон Ома для переменного тока в общем случае.
- •Раздел 7. Электромагнитные колебания и волны.
- •Колебательный контур. Вихревое электрическое поле. Ток смещения. Основные положения теории Максвелла. Электромагнитные волны и их свойства.
Раздел 5. Электромагнитная индукция.
Закон электромагнитной индукции Фарадея и его значение. Само- и взаимоиндукция. Энергия магнитного поля.
Электромагнитная индукция – это явление возникновения электрического поля в замкнутом проводнике при изменении потока вектора магнитной индукции через площадь, ограниченную контуром этого проводника.
Правило
Ленца: индукционные ток имеет такое
направление, что своим магнитным полем
препятствует изменению магнитного
поля, породившего этот ток. То есть если,
например, магнитное поле
возрастает, то магнитное поле препятствует
его возрастанию. И наоборот.
Можно сделать, чтобы магнитное поле изменялось во времени
Можно менять площадь
,
.
Так как движение хаотично, то направленного
движения нет,
.
На каждый заряд q
действует сила Лоренца
По
Максвеллу сила Лоренца не может совершать
работу над зарядом, то есть не может
быть сторонней силой. Он предположил,
что в системе отсчета, связанной с
движущимся проводником, изменяющееся
магнитное поле порождает изменяющееся
электрическое поле:
.
Тогда
.
Самоиндукция, взаимоиндукция.
С
амоиндукция
– это явление возникновения магнитного
поля в замкнутом проводнике при изменении
магнитного потока, вызванного током в
этом проводнике
,
L
– коэффициент самоиндукции, индуктивность.
Взаимоиндукция
- это явление возникновения магнитного
поля в соседнем проводнике при и
зменении
внешнего магнитного поля.
Раздел 6. Переменный ток.
Особенности переменного синусоидального тока. Закон Ома для переменного тока в общем случае.
Е
сли
(квазистационарный
ток), то тогда как раз и можно использовать
закон Ома в объявленном выше виде.
Особенности переменного тока:
Особенности переменного тока:
Теперь включим в цепь переменного тока все элементы: постоянное сопротивление, индуктивность и емкость:
Тогда
и, следовательно
Мощность в цепи переменного тока. Коэффициент мощности
Пусть у нас есть цепь, содержащая все элементы, то есть рассмотрим общий случай.
Тогда
,
.
Мощность в цепи переменного тока это произведение тока на напряжение, то есть
Первое
слагаемое
не
зависит от времени, это активная мощность
.
Второе
слагаемое
зависит от времени, это реактивная
мощность
Средняя
мощность за период равна активному
сопротивлению –
.
Т
о
есть
.
С понятием средней мощности связаны некоторые тонкости.
Во-первых, все приборы построены таким образом, что они измеряют
действующее
напряжение
, аналогично
с током –
.
Во-вторых,
существует такое понятие, как коэффициент
мощности –
.
О
н
изменяется от 0 до 1. Он показывает, какую
максимальную часть мы можем отобрать
от источника и использовать по-другому.
Если
Пусть у нас есть идеальный колебательный контур.
Тогда
ток на индуктивности и ёмкости
противофазный (
).
Эта противофазность – необходимое условие возникновения в цепи колебаний.
