Шпаргалка по "Физике"

Напряжение U на участке1-2 наз- физ. величина определяемая работой , совершаемое суммарным полем электростатический и сторонних сил при перемещении единичного положительного заряда на данном участке цепи.. Понятие напряжения является обобщением понятия разности потенциалов: напряжение на концах участка цепи равно разности потенциалов в том случае, если на этом участке не действует э.д.с., т. е. сторонние силы отсутствуют.

20)Закон Ома сопротивление проводников.

Закон Ома: сила тока в проводнике прямо пропорционально  напряжению и обратно пропорционально  сопротивлению проводника .Величина G=1/R называется электрической проводимостью проводника. Единица проводимости — сименс (См): 1 См — проводимость участка электрической цепи сопротивлением 1 Ом. Сопротивление проводников зависит от его размеров и формы, а также от материала, из которого проводник изготовлен. Для однородного линейного проводника сопротивление R прямо пропорционально его длине l и обратно пропорционально площади его поперечного сечения R=rl/S. где r — коэффициент пропорциональности, характеризующий материал проводника. Он называется удельным электрическим сопротивлением. Единица удельного электрического сопротивления — ом-метр (Ом•м).

21)Работа  и мощность тока. Закон Джоуля-Ленца.

Рассмотрим однородный проводник, к концам которого приложено напряжение U. За время At через сечение проводника переносится заряд dq = Idt. Так как ток представляет собой перемещение заряда dq под действием электрического поля, работа тока  dA=Udq=IUdt используя закон Ома получим dA=I²Rdt=(U²/r)dt.   мощность тока  P=dA/dt=UI=I²R=U²/R . Работа тока выражается в джоулях, а мощность — в ваттах. Если ток проходит по неподвижному металлическому проводнику, то вся работа тока идет на его нагревание и, по закону сохранения энергии,dQ=dA.    Это Выражение представляет собой закон Джоуля — Ленца, Количество теплоты, выделяющееся за единицу времени в единице объема, называется удельной тепловой мощностью тока. Она равна =rj²

22) Закон Ома для неоднородного  участка цепи

Рассмотрим неоднородный участок цепи, где  э.д.с. на участке 1—2 =  ξ₁₂, а разность потенциалов —j₁-j₂. Если ток проходит по неподвижным проводникам, образующим участок 1—2, то работа A₁₂ всех сил , совершаемая над носителями тока, равна теплоте, выделяющейся на участке. Э.д.с. ξ₁₂, как и сила тока I,— величина скалярная. Если э.д.с. способствует движению положительных зарядов в выбранном направлении , то ξ₁₂>0. Если э.д.с. препятствует движению положительных зарядов в данном направлении, то ξ₁₂<0.

За время t в проводнике выделяется теплота Q=I²Rt=IR(It)=IRQ_0.   Закон Ома для неоднородного участка цепи в интегральной форме, кот явл. обобщенным законом Ома будет. IR=(j₁-j₂)+ ξ_{12  илиjj}

23)Закон  Ома для замкнутой цепи.

Если в неоднородных участках цепи электрическая цепь замкнута, то , тогда из закона ома дня неоднородного участка цепи получаем ЗАКОН ОМА ДЛЯ ЗАМКНУТОЙ ЦЕПИ. I=ξ/R. где ξ— э.д.с., действующая в цепи, R — суммарное сопротивление всей цепи. В общем случае R = r+R_1, где r — внутреннее сопротивление источника э.д.с., R₁ — сопротивление внешней цепи. Поэтому закон Ома для замкнутой цепи будет иметь вид

I=ξ/(r+R₁).

24) Правила Кирхгофа для разветвленных цепей

Расчет разветвленных  цепей, содержащих несколько замкнутых  контуров довольно сложен. Эта задача решается более просто с помощью двух правил Кирхгофа. Первое правило Кирхгофа: алгебраическая сумма токов, сходящихся в узле, равна нулю: второе правило Кирхгофа: в любом замкнутом контуре, произвольно выбранном в разветвленной электрической цепи, алгебраическая сумма произведений сил токов I_i, на сопротивления R_i соответствующих участков этого контура равна алгебраической сумме э.д.с. ξ _k, встречающихся в этом контуре:

 

 

 

 

 

 

 

 

25 Магнитное поле и его характеристики

В пространстве, окружающем токи и постоянные магниты, возникает силовое поле, называемое магнитным.  магнитного поля созд. только движ. зарядами и действует только на движущиеся в этом поле электрические заряды. чтобы охарактеризовать магнитное поле,  надо рассмотреть его действие на определенный ток. при исследовании магнитного поля используется замкнутый плоский контур с током (рамка с током), размеры которого малы по сравнению с расстоянием до токов, образующих магнитное поле. магнитное поле рамку с током поворачивает определ образом.. на рамку с током в маг поле  дейст пара сил,которые созд вращ момент М. Она зависит как от свойств поля в данной точке, так и от свойств рамки: М=[р_mВ] где В — вект. магнитной индукции, , р_m — вект магнитного момента. Для плоского контура с током I p_m = ISn,   .     при этомесли в данную точку маг. поле помещать рамки с разлчными маг моментами, то на них дейс разные вращ моменты. В=М_max/р_m

магнитной индукции — это линии касательной к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора В.Линии магнитной индукции всегда замкнуты .Маг. поле это вихревое поле. направление маг индукции опред ся по правилу буравчика. еели винчивать по направлению токато направл движ на рукоятке буравчмка укажет напрапралв на проводнике. Маг поле селиноида ,в отличии от эл. зарядов,магнитные заряды не сущ. Линии маг индукции не обрываются на полюсах а продолжаются внутри магнита. Магнитное поле макротоков описывается вектором напряженности Н. В=m₀mН;   m₀ — магнитная постоянная, m — безразмерная величина — магнитная проницаемость среды

 26) Закон Био — Савара — Лапласа и его применение к расчету магнитного поля

Закон Био — Савара — Лапласа для проводника с током I, элемент которого dL создает в некоторой точке А индукцию поля dB, записывается в виде. где d—длинa, r — радиус-вектор .

Для магнитного поля справедлив принцип суперпозиции: магнитная индукция результирующего поля, создаваемого несколькими токами или движущимися зарядами, равна векторной сумме магнитных индукций складываемых полей, создаваемых каждым током или движущимся зарядом в отдельности:

1. Магнитное поле  прямого тока.магнитная индукция поля прямого тока

2. Магнитное поле  в центре кругового проводника  с током .Следовательно, магнитная индукция поля в центре кругового проводника с током

27 Закон Ампера. Взаимодействие параллельных токов

 Ампер установил, что  сила dF, с которой магнитное поле действует на элемент проводника dl с током, находящегося в магнитном поле, прямо пропорциональна силе тока I в проводнике и векторному произведению элемента длиной  dl проводника на магнитную индукцию В: dF = I[dl, В].     dF = IBdlsina,Направление вектора dF опред по правилу левой руки: если ладонь левой руки расположить так, чтобы в нее входил вектор В, а четыре вытянутых пальца расположить по направлению тока в проводнике, то большой палец покажет направление силы, действующей на ток. Закон Ампера применяется для определения силы взаимодействия двух токов

два параллел. тока одинакового направл. притягиваются друг к другу с силой

28 Магнитная постоянная. Единицы маг. индукции и напряженности магнитного поля

Закон Ампера позволяет определить единицу магнитной индукции В.   Единица маг. индукции — тесла (Тл): 1Тл=1Н/(А•м).Так как m₀= 4•10^-7 Н/А², а в случае вакуума (m=1), , В =m₀H

Единица напряженности магнитного поля Н — ампер на метр (А/м): 1 А/м — напряженность такого поля, магнитная индукция которого в вакууме равна 4p•10^-7 Тл.

29Магнитное поле движущегося заряда

Любой движущийся в вакууме или среде заряд создает вокруг себя магнитное поле. В результате установлен закон, опред поле В точечного заряда Q, движущегося с нерелятивиской скоростью . 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. тогда вектор В направлен перпенд плоскости, в которой расположены векторы v и r,. Модуль магнитной индукции . где а — угол между векторами v и r .Движущийся заряд по своим магнитным свойствам эквивалентен элементу тока: Idl=Qv.     это справедливы лишь когда v меньше скорости света

30. Действие магнитного поля на движущийся заряд

. Сила, действующая на электрический заряд Q, движущийся в магнитном поле со скоростью v, называется силой Лоренца и равна F_л=Q[vB], В — индукция магнитного поля. Направление силы Лоренца определяется с помощью правила левой руки: если ладонь левой руки расположить так, чтобы в нее входил вектор В, а 4 вытянутых пальца направить вдоль вектора v, то большой палец покажет направление силы, действующей на положительный заряд. F_л всегда перпенд v и В. сила Лоренца работы не совершает. Если на движущийся электрический заряд действует маг поле В и электрическое поле с напряженностью Е, то результирующая сила F, приложенная к заряду, = векторной сумме сил F=QE + Q[vB].    Это выражение называется формулой Лоренца. Скорость v в этой формуле есть скорость заряда относительно магнитного поля.

31. Циркуляция вектора В для магнитного поля в вакууме

Циркуляцией вектора В по заданному замкнутому контуру наз. интеграл где dl —вектор элементарной длины контура, направленной вдоль обхода контура, а — угол между век. В и dl.

теорема о Циркуляция вектора В для магнитного поля в вакууме: циркуляция вектора В по произвольному замкнутому контуру равна произведению маг постоянной m₀ на алгебраическую сумму токов, охватываемых этим контуром. где n — число проводников с токами, охватываемых контуром L произвольной формы. Каждый ток учитывается столько раз, сколько раз он охватывается контуром. Положительным считается ток, направление которого связано с направлением обхода по контуру правилом правого винта; ток противоположного направления считается отрицательным.

32.   Магнитное поле соленоида и тороида

селеноид-свернутая в спираль  изолированный проводник по которому течет ток.Рассчитаем поле внутри соленоида. длину селиноида считают больше чем диаметр его винтов.Внутри селиноида поле однородное,вне селеноида неоднородным.Поле вне селиноида можно принебречь

маг индукция поля внутри селеноида(в вакууме)=μ₀nI       n=N/l

тороид—это кольцевая катушка, витки которой намотаны на сердечник, имеющий форму тора и бублика по которому течет ток. Линии магнитной индукции в окружности центры которого расположены в центре тороида B•2pr=m₀NI,  В=m₀NI/(2pr) если контур возьмем вне тероида,то токов он не охватывает B2πr=0

33) .   Поток вектора магнитной индукции. Теорема Гаусса для поля В

Потоком вектора  магнитной индукции (магнитным потоком) через площадку dS называется скалярная физическая величина, равная dФ_B=BdS=B_ndS, B_n=Вcosa — проекция вектора В на направление нормали к площадке dS, dS=dSn — вектор, модуль которого равен dS, а направление совпадает с направлением нормали n к площадке. Поток вектора В может быть как положительным, так и отрицательным в зависимости от знака cosa B_n=Вcosa — проекция вектора В на направление нормали к площадке dS, dS=dSn — вектор, модуль которого равен dS, а направление совпадает с направлением нормали n к площадке. Поток вектора В может быть как положительным, так и отрицательным в зависимости от знака cosa. поток вектора В связывают с определенным контуром, по которому течет ток. Поток вектора магнитной индукции Ф_B через произвольную поверхность S равен . единица магнитного потока вебер (Вб):

Теорема Гаусса для  поля В: поток вектора магнитной индукции через любую замкнутую поверхность равен нулю: Эта теорема отражает факт отсутствия магнитных зарядов, вследствие чего линии магнитной индукции не имеют ни начала, ни конца и являются замкнутыми.

34)Работа  по перемещению проводника и  контура с током в маг поле.

На проводник с током  в магнитном поле действуют силы, определяемые законом Ампера. Если проводник не закреплен, то под действием  силы Ампера он будет в магнитном  поле перемещаться. Следовательно, магнитное поле совершает работу по перемещению проводника с током.Для   определения   этой   работы   рассмотрим проводник длиной l с током I , помещенный в однородное внешнее магнитное поле, перпендикулярное плоскости контура.сила, направление которой определяется по правилу левой руки, а значение — по закону Ампера, равна

F=IBl. Работа, совершаемая магнитным полем, равна

dA=IdФ т. е. работа по перемещению проводника с током в магнитном поле равна произведению силы тока на магнитный поток, пересеченный движущимся проводником.

35) Явление электромагнитной индукции

явление электромагнитной индукции, заключающееся в том, что в замкнутом проводящем контуре при изменении потока магнитной индукции, охватываемого этим контуром, возникает электрический ток, получивший название индукционного.

Обобщая результаты своих  многочисленных опытов, Фарадей пришел к выводу, что индукционный ток возникает всегда, когда происходит изменение сцепленного с контуром потока магнитной индукции. Опытным путем было также установлено, что значение индукционного тока совершенно не зависит от способа изменения потока магнитной индукции, а определяется лишь скоростью его изменения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

36) Закон Фарадея и его вывод из закона сохранения энергии

Закон Фарадея может быть непосредственно получен из закона сохранения энергии, как это впервые  сделал Г. Гельмгольц. Рассмотрим проводник с током I, который помещен в однородное магнитное поле, перпендикулярное плоскости контура, и может свободно перемещаться. Под действием силы Ампера F, направление которой показано на рисунке, проводник перемещается на отрезок dx. Таким образом, сила Ампера производит работу dA=IdФ, где dФ — пересеченный проводником магнитный поток. согласно закону сохранения энергии, работа источника тока за время dt будет складываться из работы на джоулеву теплоту и работы по перемещению проводника в магнитном поле :      откуда    где-dФ/dt=ξ_i есть не что иное, как закон Фарадея.

Закон Фарадея можно сформулировать еще таким образом: э.д.с. ξ_i 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. ξ_i не зависит от способа изменения магнитного потока. единицей магнитного потока является вебер (Вб),