- •Вопрос 1. Электрический заряд, его свойства. Закон Кулона. Характеристики равномерно распределенного заряда.
- •Вопрос 2. Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции полей. Поле точечного заряда. Электрический диполь.
- •Вопрос 3. Поток вектора напряженности. Теорема Гаусса для электростатического поля в вакууме.
- •Вопрос 4. Применение теоремы Гаусса к расчету поля бесконечной плоскости, обладающей равномерно распределенным зарядом, поля двух параллельных бесконечных разноименно заряженных плоскостей.
- •Вопрос 5. Теорема о циркуляции вектора напряженности электростатического поля. Работа сил электростатического поля.
- •Работа сил электрического поля.
- •Вопрос 6. Потенциал электростатического поля. Напряженность как градиент потенциала. Эквипотенциальные поверхности. Потенциал поля точечного заряда.
- •Вопрос 7. Диэлектрики. Поляризация диэлектриков. Поляризованность. Поле внутри диэлектриков.
- •Вопрос 9. Энергия электрического поля (системы зарядов, заряженного конденсатора, энергия электростатического поля)
- •Вопрос 10. Постоянный электрический ток. Сила тока, электродвижущая сила и напряжение.
- •Вопрос 8. Электроемкость. Конденсаторы. Емкость плоского конденсатора. Виды соединения конденсаторов.
- •Вопрос 11. Закон Ома для участка цепи, для неоднородного участка, для замкнутого контура. Последовательное и параллельное соединение проводников.
- •Вопрос 12. Работа и мощность тока. Мощность, выделяющаяся во внешней цепи. Закон Джоуля - Ленца.
- •Закон Джоуля – Ленца:
- •Вопрос 13. Правила Кирхгофа для расчета разветвленных цепей.
- •Вопрос 14. Магнитное поле и его характеристики. Закон бсл и его применение к расчету магнитного поля прямого и кругового тока.
- •Вопрос 15. Закон Ампера. Взаимодействие параллельных токов. Сила Лоренца.
- •Вопрос 16. Теорема о циркуляции вектора магнитной индукции и ее применение к расчету магнитного поля тороида и соленоида.
- •Вопрос 17. Поток вектора магнитной индукции. Теорема Гаусса для вектора магнитной индукции. Рамка с током в магнитном поле.
- •Вопрос 18. Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле. Рамка с током в магнитном поле.
- •Вопрос 19. Электромагнитная индукция. Закон Фарадея. Правило Ленца. Вращение рамки в магнитном поле.
- •Вопрос 20. Явление самоиндукции. Токи при размыкании и замыкании цепи. Явление взаимной индукции.
- •Вопрос 21. Энергия магнитного поля тока в контуре. Энергия магнитного поля соленоида.
- •Вопрос 22.
- •Вопрос 23. Ток смещения. Уравнения Максвелла в интегральной форме.
- •Вопрос 24. Колебательные процессы. Гармонические колебания и их характеристики. Физический и математический маятники.
- •Вопрос 25. Гармонические механические колебания. Дифференциальное уравнение и его решение. Энергия механических колебаний.
- •Вопрос 26. Гармонические механические колебания. Дифференциальное уравнение и его решение. Скорость, ускорение, сила механических колебаний.
- •Вопрос 27. Вывод и анализ решения дифференциального уравнения затухающих механических колебаний. Декремент, логарифмический декремент затухания.
- •Вопрос 28. Дифференциальное уравнение вынужденных колебаний под действием гармонической силы. Резонанс. Резонансные условия.
- •Вопрос 29. Упругие волны. Уравнения плоской и сферической волны. Волновое уравнение.
- •Уравнение плоской волны
- •Уравнение сферической волны
Вопрос 17. Поток вектора магнитной индукции. Теорема Гаусса для вектора магнитной индукции. Рамка с током в магнитном поле.
Потоком вектора
магнитной индукции (магнитным потоком)
через площадку dS называется скалярная
физическая величина, которая равна
(1)
где Bn=Вcosα - проекция вектора
В на направление нормали к площадке
dS (α — угол между векторами n и В),
dS=dSn — вектор, у которого модуль
равен dS, а направление его совпадает с
направлением нормали n к площадке.
Поток вектора В может быть как
положительным, так и отрицательным в
зависимости от знака cosα (задается
выбором положительного направления
нормали n). Поток вектора В обычно
связывают с контуром, по которому течет
ток. В этом случае положительное
направление нормали к контуру нами
задавалось: оно связывается с током
правилом правого винта. Значит, магнитный
поток, который создается контуром, через
поверхность, ограниченную им самим,
всегда положителен.
Поток вектора
магнитной индукции ФB через
произвольную заданную поверхность S
равен
(2)
Для однородного поля и плоской
поверхности, которая расположена
перпендикулярно вектору В, Bn=B=const
и
Из
этой формулы задается единица магнитного
потока вебер (Вб): 1 Вб — магнитный
поток, который проходит сквозь плоскую
поверхность площадью 1 м2, который
расположен перпендикулярно однородному
магнитному полю и индукция которого
равна 1 Тл (1 Вб=1 Тл•м2).
Теорема
Гаусса для поля В: поток вектора
магнитной индукции сквозь любую замкнутую
поверхность равен нулю:
(3)
Эта теорема является отражением
факта, что магнитные заряды отсутствуют,
вследствие чего линии магнитной индукции
не имеют ни начала, ни конца и являются
замкнутыми.
Следовательно, для
потоков векторов В и Е сквозь
замкнутую поверхность в вихревом и
потенциальном полях получаются различные
формулы.
В качестве примера найдем
поток вектора В сквозь соленоид.
Магнитная индукция однородного поля
внутри соленоида с сердечником с
магнитной проницаемостью μ, равна
Магнитный
поток сквозь один виток соленоида
площадью S равен
а
полный магнитный поток, который сцеплен
со всеми витками соленоида и называемый
потокосцеплением,
Воздействие магнитного поля на рамку с током: |
|
|
|
На
рис. 2.3 показана рамка с током I,
находящаяся в однородном магнитном
поле
Сила Ампера, действующая на сторону рамки длиной l, равна:
На другую сторону длиной l действует такая же сила. Получается «пара сил», или вращающий момент.
где плечо
где M –
вращающий момент силы,
Рис. 2.3.
Под
действием этого вращающего момента
рамка повернётся так, что
На
стороны длиной b тоже действует
сила Ампера
Рис. 2.4 Когда и антипараллельны, то снова (так как плечо равно нулю). Это состояние неустойчивого равновесия. Рамка сжимается и, если чуть сместится, сразу возникает вращающий момент, возвращающий рамку в состояние устойчивого равновесия: . В неоднородном поле рамка повернется, и будет вытягиваться в область более сильного поля. |
