- •Силовые поля: электромагнитное поле
- •1) Электрический заряди его свойства. Отрицательный и положительный заряд. Электростатика. Закон Кулона.
- •С войства электрического заряда:
- •2)Напряженность электрического поля. Сила, действующая на заряд в электростатическом поле. Принцип суперпозиции (электрический диполь).
- •3)Работа по перемещению заряда в эл. Поле. Потенциал, разность потенциалов и энергия. Работа по перемещению заряда по замкнутому контуру в электрическом поле.
- •Разность потенциалов ( или иначе напряжение )
- •1 2)Электромагнетизм. Ток смещения. Уравнения Максвелла для вакуума.
2)Напряженность электрического поля. Сила, действующая на заряд в электростатическом поле. Принцип суперпозиции (электрический диполь).
Напряжённость
электрического поля —
векторная
физическая величина, характеризующая
электрическое
поле в данной точке и численно равная
отношению силы
действующей
на пробный
заряд, помещенный в данную точку поля,
к величине этого заряда q:
.
Также иногда
называется силовой характеристикой
электрического поля. Математически
зависимость вектора
от
координат пространства само задаёт
векторное
поле.
Модуль напряжённости электрического поля в СИ измеряется в В/м (Вольт на метр).
Н
апряжённость
электрического поля точечного заряда
Сила, действующая со стороны электростатического поля на точечный заряд, равна:
Принцип суперпозиции — один из самых общих законов во многих разделах физики. В самой простой формулировке принцип суперпозиции гласит:
результат воздействия на частицу нескольких внешних сил есть векторная сумма воздействия этих сил.
Наиболее известен принцип суперпозиции в электростатике, в которой он утверждает, что электростатический потенциал, создаваемый в данной точке системой зарядов, есть сумма потенциалов отдельных зарядов.
3)Работа по перемещению заряда в эл. Поле. Потенциал, разность потенциалов и энергия. Работа по перемещению заряда по замкнутому контуру в электрическом поле.
Работа тока - работа электрического поля по переносу электрических зарядов вдоль проводника; Работа тока на участке цепи равна произведению силы тока, напряжения и времени, в течение которого работа совершалась.
П
рименяя
формулу закона Ома для участка цепи,
можно записать несколько вариантов
формулы для расчета работы тока:
По закону сохранения энергии:
р
абота
равна изменению энергии участка цепи,
поэтому выделяемая проводником
энергия
равна работе тока.
В
системе СИ:
Мощность
постоянного тока-
отношение работы тока за время t к этому
интервалу времени.
В
системе СИ:
Электростатическое поле - эл. поле неподвижного заряда. Fэл , действующая на заряд, перемещает его, совершая работу. В однородном электрическом поле Fэл = qE - постоянная величина
Работа
поля (эл. силы)
не зависит от
формы траектории и на замкнутой траектории
= нулю.
Электростатическая энергия - потенциальная энергия системы заряженных тел (т.к. они взаимодействуют и способны совершить работу).
Так
как работа поля не зависит от формы
траектории, то одновременно
сравнивая
формулы работы, получим потенциальную
энергию заряда в однородном
электростатическом поле
Если
поле совершает положительную работу (
вдоль силовых линий ), то потенциальная
энергия заряженного тела уменьшается
(но согласно закону сохранения энергии
увеличивается кинетическая энергия )
и наоборот.
Потенциал электростатического поля – (энергетическая характеристика эл. поля.)- равен отношению потенциальной энергии заряда в поле к этому заряду.- скалярная величина, определяющая потенциальную энергию заряда в любой точке эл. поля.
Величина
потенциала считается относительно
выбранного нулевого уровня.
Разность потенциалов ( или иначе напряжение )
- это разность потенциалов в начальной и конечной точках траектории заряда.
Напряжение между двумя точками ( U ) равно разности потенциалов этих точек и равно работе поля по перемещению единичного заряда.
С
ВЯЗЬ
МЕЖДУ НАПРЯЖЕННОСТЬЮ ПОЛЯ И РАЗНОСТЬЮ
ПОТЕНЦИАЛОВ
Чем
меньше меняется потенциал на отрезке
пути, тем меньше напряженность
поля.
Напряженность
эл. поля направлена в сторону уменьшения
потенциала.
4) Электрический ток. Носители тока, его направление. Плотность тока. Условие протекания. Электродвижущая сила. Гидростатическая аналогия.
5
)Движение
зарядов в электромагнитном поле. Движение
заряда в плоском конденсаторе. Сила
Лоренца и траектория частицы.
С
ила
Лоренца —
сила,
с которой, в рамках классической
физики,
электромагнитное
поле
действует на точечную
заряженную
частицу. Силой Лоренца называют иногда
силу, действующую на движущийся со
скоростью
заряд
лишь
со стороны магнитного
поля,
нередко же полную силу — со стороны
электромагнитного поля вообще[1]
иначе говоря, со стороны электрического
и
магнитного
полей
в системе СИ:
6)Закон Био-Савара-Лапласа. Принцип суперпозиции для магнитного поля. Магнитное поле прямого тока.
7
)Закон
Био-Савара-Лапласа. Принцип суперпозиции
для магнитного поля. Магнитное поле
витка с током.
8
)Сила
Ампера. Действия магнитного поля на
проводник с током. Взаимодействие
параллельных и анти параллельных токов.
9)Определение Ампера как единицы тока в системе СИ.
Ампер – сила, неизменяющегося тока, который протекая по двум параллельным проводникам бесконечной длинны и ничтожно малого кругового сечения, находящихся на расстоянии 1 мв вакууме, вызвал бы между этими проводниками силу, равную 2×10-7 Н.
Из определения Ампера следует определение электрической постоянной.
1
0)Явление
электромагнитной индукции. Описать
лекционную демонстрацию явления.
Нахождение направления индукционного
тока и закон Фарадея-Ленца.
11)Явление самоиндукции. Индуктивность. Влияние самоиндукции на процесс нарастания и убывания тока в цепи.
Самоиндукция — явление возникновения ЭДС индукции в проводящем контуре при изменении тока, протекающего через контур.
При изменении тока в контуре меняется магнитный поток через поверхность, ограниченную этим контуром, изменение потока магнитной индукции приводит к возбуждению ЭДС самоиндукции. Направление ЭДС оказывается таким, что при увеличении тока в цепи ЭДС препятствует возрастанию тока, а при уменьшении тока — убыванию.
Величина ЭДС пропорциональна скорости изменения силы тока I и индуктивности контура L:
.
За счёт явления самоиндукции в электрической цепи с источником ЭДС при замыкании цепи ток устанавливается не мгновенно, а через какое-то время. Аналогичные процессы происходят и при размыкании цепи, при этом величина ЭДС самоиндукции может значительно превышать ЭДС источника. Чаще всего в обычной жизни это используется в катушках зажигания автомобилей. Типичное напряжение самоиндукции при напряжении питающей батареи 12В составляет 7-25 кВ. Что не совсем верно: бросок тока в первичной обмотке, вызванный самоиндукцией, создаёт ЭМ-импульс, который и создаёт высокое напряжение на вторичной обмотке. Также это явление применяется для поджига люминесцентных ламп в стандартной схеме.
Индуктивность — коэффициент пропорциональности между магнитным потоком (создаваемым током какого-либо витка при отсутствии намагничивающих сред, например, в воздухе) и величиной этого тока.
Если в проводящем контуре течёт ток, то ток создаёт магнитное поле[3]. Величина магнитного потока, пронизывающего одновитковый контур, связана с величиной тока следующим образом:
где L — индуктивность витка. В случае катушки, состоящей из N витков предыдущее выражение модифицируется к виду:
где —
сумма магнитных потоков через все витки,
а L —
уже индуктивность многовитковой катушки.
Ψ называют потокосцеплением
или полным магнитным потоком. Коэффициент
пропорциональности L
иначе называется
коэффициентом
самоиндукции
контура или просто индуктивностью.
Если поток, пронизывающий каждый из витков одинаков, то Ψ = NΦ. Соответственно, LN = L1N2 (суммарный магнитный поток увеличивается в N раз и потокосцепление еще в N раз). Но в реальных катушках магнитные поля в центре и на краях отличаются, поэтому используются более сложные формулы.
В системе единиц СИ индуктивность измеряется в генри[5], сокращенно Гн, в системе СГС — в сантиметрах (1 Гн = 109 см)[3]. Контур обладает индуктивностью в один генри, если при изменении тока на один ампер в секунду на выводах контура будет возникать напряжение в один вольт. Реальный, не сверхпроводящий, контур обладает омическим сопротивлением R, поэтому на нём будет дополнительно возникать напряжение U=I*R, где I — сила тока, протекающего по контуру в данное мгновение времени.
Через индуктивность выражается ЭДС самоиндукции в контуре, возникающая при изменении в нём тока:
.
При заданной силе тока индуктивность определяет энергию магнитного поля тока:
.
Практически участки цепи со значительной индуктивностью выполняют в виде катушек индуктивности.
