1 Электрический заряд. Закон сохранения электрического заряда.

Электрический заряд – свойство тел создавать в окружающем пространстве электрическое поле и реагировать на другие электрические поля.

В системе СИ единица заряда (кулон) является не основной, а производной и определяется через основную единицу для измерения электрических величин – единицу силы тока – ампер: 1 Кл = 1 Ас.

Различают два вида зарядов, условно называемых положительными и отрицательными; при этом одноименные заряженные частицы отталкиваются, а разноименные – притягиваются друг к другу.

Закон сохранения электрического заряда. В электрически изолированной системе алгебраическая сумма всех зарядов частиц остается постоянной при любых взаимодействиях между ними.

2 Закон Кулона.

Силы взаимодействия двух неподвижных точечных зарядов в вакууме прямо пропорциональны произведению модулей зарядов и обратно пропорциональны квадрату расстояния между ними. Закон Кулона в веществе .

3 Электростатическое поле. Напряженность поля. Принцип суперпозиции полей.

Каждый заряд создает в окружающем его пространстве электрическое поле – особый вид материи. Оно является первичным физическим понятием и не может быть определено через другие физические объекты. Электрическое поле, создаваемое неподвижными зарядами, называется электростатическим. Основные свойства: не существует электростатического поля без зарядов и зарядов без поля; распространяется на все пространство до бесконечности; действует на другие заряды с силами. Напряженность электрического поля – физическая величина, равная отношению силы, с которой электрическое поле действует на точечный электрический заряд, к значению этого заряда.

Принцип суперпозиции электрических полей. Напряженность электрического поля, одновременно создаваемого в некоторой точке пространства несколькими зарядами, равна сумме векторов напряженностей электрических полей, которые создавались бы в этой же точке каждым из зарядов по отдельности

4 Электрический диполь.

Диполем называется совокупность двух равных зарядов противоположного знака (расстояние между зарядами достаточно мало). Его характеризует векторная величина электрический дипольный момент: p=ql , где l расстояние между зарядами. Диполь создает в окружающем пространстве электрическое поле.

5 Теорема Остроградского-Гаусса для электростатического поля в вакууме.

Поток напряженности электростатического поля в вакууме сквозь произвольную замкнутую поверхность, проведенную в поле, пропорционален алгебраической сумме q_охв лектрических зарядов, охватываемыхэтой пов-ю:

6.Электростатиическое поле равномерно заряженной пластины и конденсатора.

-поверхностная плотность заряда. (Кл/м2). = dq/ds

Напряженность поле не зависит от длинны.

7.Электростатическое поле

равномерно заряженного бесконечного цилиндра.

- линейная плотность заряда(величина заряд локализованный на1 длинны) (Кл/м).= dq/dl

8.Электростатическое поле равномерно заряженной сферы.

Если r^//>R , тогда

где к = 1/

9.Электростатическое поле равномерно заряженного шара.

- обьемная плотность заряда (величина заряда на 1 обьема) (Кл/м³) =dq/dv

Если ,тогда ,если r = R,то

10 Работа по перемещению электрического заряда в поле. Потенциал поля.

Работа электростатического поля при перемещении заряда по линии напряженности в однородном поле

A = F(d₁ – d₂) = qE(d₁ – d₂).

Потенциальная энергия заряда в электростатическом поле (W_p) – физическая величина, равная работе электростатического поля при перемещении заряда из его положения на нулевой уровень. Как правило, в электростатике принимается, что нулевой уровень находится на бесконечности. Работа электростатического поля равна изменению потенциальной энергии заряда, взятому с противоположным знаком:A = – (W_p2 – W_p1).

Потенциал электростатического поля () – физическая величина, равная отношению потенциальной энергии заряда в поле к его значению. Определяющая формула .

Потенциал — величина скалярная. За его единицу в системе СИ принимается вольт (1 В = 1 Дж/Кл).

11.Взаимосвязь между напряженностью и потенциалом электростатического поля.Эквипотенциальные поверхности.

Знак показывает, что вектор напряженности направлен в сторону убывание потенциала.Напряженность электрического поля – физическая величина, равная отношению силы, с которой электрическое поле действует на точечный электрический заряд, к значению этого заряда. Потенциал электростатического поля () – физическая величина, равная отношению потенциальной энергии заряда в поле к его значению. Потенциал – величина скалярная. (1 В = 1 Дж/Кл). Э. пов.-поверхность во всех точках которой потенциал поля равный. Если происходит перемещение вдоль э.пов.,то работа А=0,следов.вектор Е перпендикулярен вектору dr. Э. пов. обычно проводят т.о.чтобы разность потенциалов между 2-я соседними повер. была одинакова. По густоте э. пов. судят о величине электростатического поля, чем гуще,тем выше напряжение в этой области.

12.Типы диэлектриков. Поляризация диэлектриков.

Диэлектрики- в-ва, которые в обычных условиях не проводят электрический ток.

Различают 3-и типа: 1)неполярные (в-ва имеющ. Симметричное строение). В отсутствии поля «+» и « - » совпадают. В отсутствии внешнего поля дипольный момент равен 0. Если это в-во поместить в поле то происходит поляризация диэлектрика, электрическая оболочка деформируется под действием поля поэтому центры « - » заряда смещается против поля а «+» по полю, в результате получается наведенный дипольный момент . Тепловое движение не оказывает влияние на появление дипольных моментов у неполярных диэлектриков. Это деформационная поляризация. 2) Полярные сост из молекул имеющие явное несимметричное строение. В следствии теплового движения дипольный момент ориентируется хаотически поэтому результирующий дипольный момент =0. Такой вид наз дипольной (ориентационной) поляризацией. Она возрастает при возрастании напряженности, но при возрастании температуры она убывает. 3) В-ва имеющие ионное строение. Ионные кристаллы имеют правила черед. решетки из + и – ионов. Если такой кристалл поместить в поле,то ионная + решетка смещается по полю,а – против поля. Это ионная поляризация. Для диэлектриков поляризация опред по форм. , где - диэлектрическая восприимчивость.

13.В-р поляризации. Связанные заряды и связь их поверхностной плотности с поляризованностью. В-р поляризации предст собой суммарный дипольный момент молекул в одном объёме диэлектриков. . где - диэлектрическая восприимчивость . . В резул поляризации на пов-ти диэлектрика появляются связанные заряды, они входят в состав атомов или молекул. К ним относ заряды ионов в кристаллах ионных диэлектриков. Свободные заряды – носители тока в проводящих средах. Так же к ним относ избыточные заряды, которые сообщают телу при электризации. (Кл/м²) . где, - диэлектрическая проницаемость в-ва, показывает во сколько раз внешнее поле ослабляется за счет поляризации диэлектрика.

14.Эл смещ. Теорема Остроград-Гаусса для электрост-го поля в в-ве. Сегнетоэлектр. Напряженность зависит от св-в среды и на границе раздела диэлектрика вектор напряженности претерпевает скачкообразное изменение. Поэтому используют еще одну физ. вел. - электрическое смещение. .,где .( диэлектрическая проницаемость в-ва). Электрическое смещение от св-в среды не зависит. Оно описывает электрическое поле, создает свободный заряд, заряды распределяются в поле так как и при

наличии диэлектрика. Теорема Остроградского-Гаусса. Поток векторного электрического смещения через замкнутую поверхность = алгебраической сумме свободных эл.зарядов находящихся в этой поверхности.Сегнетоэлектрики – группа в-в ,которые могут обладать самопроизвольной поляризованностью в отсутствии внешнего поля. Сегнетоэлектрики имеют свои особенности : диэлектрическая проницаемость бывает порядка несколько тысяч; диэлектрическая проницаемость зависит от напряжения поля. Поведение поляризованности сегнетоэлектриков аналогично поведению намагниченности ферромагнетиков, след-но их наз иногда фероэлектриками. Сегнетоэлектриками могут быть только кристаллические в-ва у которых отсутс центр симметрии. Вз-вие частиц в кристалле сегнетоэлектрика приводит к тому, что их дипольные моменты спонтанно устанавл параллельно друг другу, однако направления поляризации разных областей бывают различны, след-но результирующий момент может быть равен нулю. Области спонтанной поляризации наз также доменами. t при которой в-во утрачивает необычные св-ва и становится нормальным диэлектриком наз т. Кюри.

15 Проводники в электростатическом поле. Емкость уединенного проводника.

Проводники – вещества, в которых имеются свободные заряды, способные перемещаться под действием электрического поля. Электроемкость уединенного проводника (если проводник находится далеко от друг проводников или заряж. тел) .

16 Конденсатор. Емкость конденсатора. Соединение конденсаторов в батарею.

Конденсатор – устройство для накопления значительных по величине разноименных электрических зарядов. Конденсатор состоит из двух проводников (обкладок), разделенных слоем диэлектрика, толщина которого мала по сравнению с размерами проводников.

Электроемкость конденсатора – физическая величина, равная отношению заряда одной из пластин конденсатора (по модулю) к напряжению между его обкладками. Определяющая формула .

Электроемкость — величина скалярная, положительная. В системе СИ ее единица — фарад (1 Ф = 1 Кл/В).

Параллельное соединение конденсаторов.

Последовательное соединение конденсаторов

.
17 Энергия уединенного заряженного проводника и заряженного конденсатора. Энергия поля.

Энергия заряженного конденсатора.

проводника W==. энергию поля, в любом объеме V -надо вычислить интеграл W=,где = .

18 Электрический ток и его характеристики. Классическая электронная теория электро­проводности металлов.

Электрический ток – направленное движение заряженных частиц. Эти частицы называются носителями тока. За направление электрического тока принимается направление движения положительных зарядов. Например, в металлах, где носителями тока являются электроны (отрицательно заряженные), направление тока противоположно направлению их упорядоченного движения.

Условия, необходимые для существования электрического тока:

1) наличие в веществе свободных заряженных частиц. Если положительные и отрицательные заряды связаны внутри нейтрального атома или молекулы, то их перемещение не приведет к появлению электрического тока;

2) наличие внутри вещества силы, действующей на все заряды одного знака в одинаковом направлении. Как правило, такая сила действует на свободные заряды со стороны электрического поля. Если внутри проводника имеется электрическое поле, то концы проводника имеют разные потенциалы (между концами проводника существует разность потенциалов или напряжение).

Ток, не изменяющийся со временем, называется постоянным (соответственно изменяющийся—не постоянным). Для постоянного тока справедливо соотношение I=q/t, где q—заряд переносимый через рассматриваемую поверхность за конечное время t.

Теория: Ме явл хорош электр средами, т.к. огромное число носителей зарядов (е).Эти свободные Е образ из валентн е котор теснее всего связаны с атомами в-ва.

19 Закон Ома в дифференциальной форме.

Плотность тока в проводнике прямо пропорционально напряжённости внеш.эл.поля



20 Закон Джоуля - Ленца в дифференциальной форме.

. Объёмная плотность тепловой мощности прямо пропорцонально квадрату напряжённости внеш. Поля

Объёмная плотность тепловой мощности=скалярному произведению в-ра плотности тока и напряжения внешнего поля.

21 Закон Видемана-Франца. Затруднения классической электронной теории электропроводности металлов.

Закон Видемана-Франца Отношение кооф-та теплопроводности к кооф-ту удельной электр. проводимости независит от рода Ме.

Затруднегия классической электронной теории

А)затруднённое вычисление кооф-в В

Б)необъясняет характер зависимости

В)по класичечкой теории теплоёмкость Ме-в должна определяться теплоёмкостью кристаллической решётки игаза.

22 ЭДС и напряжение. Закон Ома в интегральной форме.

ЭДС- величина = р-те сторонних сил над единичным положительным зарядом.

Напряжение величина численно=р-те совершаемой электростатическими и сторонними силами при перемещении единичного заряда.

Закон Ома в интег.форме. Произведение электр.сопротивления на силу тока в нём =сумме разности потенциалов на концах участков и ЭДС источников включённую в цепь.

23 Электрическое сопротивление. Соединение сопротивлений.

Электр-е сопротивление – зависит от длинны и площади поперечного сечения.

Сопротивление однородного проводника
Послед-е соединение сопротивлений R=R₁+R₂ I=I₁=I₂

Паралл. соединение сопротивлений U=U₁=U₂

.

24 Закон Джоуля-Ленца в интегральной форме.

Кол-во теплоты на участке цепи =произведению квадрата силы тока на его сопротивление и на время прохождения тока

25 Разветвленные цепи. Правила Кирхгофа.

Расчет разветлённых цепей состоит в отыскании токов в различных участках цепи по заданным сопротивлениям участков цепи и приложенных в них ЭДС.

Алгебраическая сумма токов сходящихся в узле =0

По второму закону Кирхгофа алгебраическая сумма произведений сил токов I_к на сопротивления R_k соответствующих участков контура равна алгебраической сумме приложенных в нем ЭДС.

26 Природа проводимости газов. Самостоятельный и несамостоятельный газовые разря­ды. Типы газовых самостоятельных разрядов и их применение.

Природа проводимости газов. Возникает из-за сильного нагрева, внеш.ионизирующих излучений, из-за корпускулярных потоков

Типы газовых самост. :тлеющий(в лампах рекламных офиш), искровой(свечи внутреннего сгорания, обработка Ме ), дуговой(сварка и резка Ме), коронный(молниеотводы, очистка газов от примесей )

Газовым разрядом наз процесс прохождения электр тока через газ.

Несаммост газовым разрядом наз газовый разряд, вызванный внешн ионизаторами и прекращающийся, если эти ионизаторы не дейсвуют.

Самост газовым разрядом наз электр разряд в газе, который продолж после прекращ дейсвия внешнего ионизатора.

27 Плазма. Термоэлектронная эмиссия. Работа выхода электрона. Электрический ток в
вакууме.

Плазмой наз квазинейтральный ионизованный газ, т.е. частично или полностью ионизованный газ, в котором объёмные плотности положительных и отрицательных зарядов практически одинаковы по абсолютной велечине: р₊ + р_- =0

Термоэл. Эмиссия. Явление испускания электронов при высокой температуре



28 Магнитное поле. Магнитная индукция. Принцип суперпозиции. Закон Био-Савара-Лапласа. Правило буравчика.

Магнитное поле - особый вид материи, оно порождается проводником с током. Магнитная индукция основная силовая характеристика магн.поля.

Принцип суперпозиции для магнитного поля. Индукция магнитного поля, одновременно создаваемого в некоторой точке пространства несколькими источниками, равна сумме векторов индукций магнитных полей, которые создавались бы в этой же точке каждым из источников по отдельности

З-н Био Савара-Лапласа Правило Буравчика – если Буравчик ввинчивать по направлению тока в проводнике то направление движения рукоятки совпадёт с направлением в-ра магнитной индукции.

29 Расчет магнитного поля прямолинейного проводника с током. Расчет магнитного по­ля кругового проводника с током.

Индукция магнитного поля прямолин. проводн. ,

Индукция магнитного поля на оси кругового проводника с током.

30 Закон Ампера. Взаимодействие двух проводников с током. Единица силы тока - Ампер.

(сила, действующая со стороны магнитного поля на элемент с током) .

Ампер – сила неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого сечения, расположенным на расстоянии 1 м друг от друга в вакууме, вызывал бы между этими проводниками силу магнитного взаимодействия, равную 210^–7 Н на каждый метр длины



31 Магнитный момент витка с током. Магнитное поле движ-я электрического заряда.

Магнитным полем наз одна из форм проявления электромагнитного поля. Магнитное поле дейсвует только на движущиеся электрически заряженные частицы и тела, на проводники с током и на частицы и тела, обладающие магнитными моментами.
32 Закон полного тока для магнитного поля в вакууме. Магнитное поле внутри соленои­да и тороида.

Циркуляция в-ра магн. индукции по проводн замкн. контура угла = произ-ю магнитн пост на алгебраич сумму токов, пронизыв контур.

соленоида и тороида

33 Действие магнитного поля на движущийся электрический заряд. Сила Лоренца. Движение заряженных частиц в магнитном поле.

Магнитн поле оказ воздейств не только на пров-ки и на свободн эл заряды движ в этом поле.

Сила Лоренца (сила, действующая со стороны магнитного поля на движущийся заряд) .
Правило левой руки.

Если расположить ладонь так чтобы в нее вход силовые линии поля, а 4 пальца – по направлению скор полож заряда (против в-ра скорости для отриц зарядов) Большой палец пакажет направл силы Л.

Зависит от угла. 1)Вдоль а=0 F=0 2)Перпенд. a=п/2 3)п>a>0 Движ по спирали

34 Эффект Холла. МГД-генератор. Масс-спектрограф. Циклотрон.

Возникновен эл тока в пров-ке /полупр с током помещ в магн поле, в-р индукц перп в-ру пл-ти тока

. МГД-генератор Находит применение в методе преобр внутр энерг ионизир газа в электр энергию

спектром масс частиц наз совокупность значений их масс. Весьма точно измеряют массы и относительные концентрации различных изотопов химических элементоа.

Для ускорения протонов, дейтронов и других более тяжелых частиц применяются резонансные циклические ускорители, в которых частица многократно проходит через переменное электр поле, каждый раз увеличивая свою скорость.Простейшим резонанс цикличес ускорителем – циклотрон.

35 Магнитный поток. Теорема Остроградского-Гаусса для магнитного поля.

теорема Магн поток через замкнут пов-ть =0

36 Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле.

=произведению силы тока в проводнике на перес им магнитн поток

I=const A_1-2=I(Ф₂-Ф₁)

37 Явление электромагнитной индукции. Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца. Вывод закона электромагнитной индукции из закона сохранения энергии.

Явлением электромагнитной индукции называются три, вообще говоря, различных явления:

1) Возникновение электрического тока в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного поля, пронизывающего контур. Этот ток получил название индукционного. Индукция магнитного поля может меняться как по величине, так и по направлению.

2) Возникновение индукционного тока в замкнутом проводящем контуре при его движении в постоянном магнитном поле. Движение контура может быть поступательным, вращательным, а также означать его деформацию.

3) Разделение зарядов в незамкнутом отрезке проводника при его движении в постоянном магнитном поле. При этом в проводнике возникает электрическое поле, создаваемое разделенными зарядами. Обнаружить это явление можно, измеряя разность потенциалов (напряжение) между концами проводника.

Общими чертами всех трех явлений являются возникновение сторонних сил в проводниках.

Различающимися чертами является природа сторонних сил. Во втором и третьем явлениях сторонние силы – силы Лоренца. В первом явлении изменяющееся магнитное поле создает в окружающем пространстве особый вид электрического поля – вихревое электрическое поле. Оно по некоторым свойствам похоже на электростатическое (характеризуется напряженностью электрического поля, действует как на неподвижные, так и на движущиеся заряды), а по некоторым – напоминает магнитное (силовые линии замкнуты). В данном случае сторонние силы – силы, действующие со стороны вихревого электрического поля на заряженные частицы в проводниках (носители тока).

Правило Ленца. Возникающий в замкнутом контуре индукционный ток противодействует тому изменению магнитного потока, которым вызван данный ток.


Закон электромагнитной индукции .

Закон электромагнитной индукции (для многих витков) .

38 Заряд, проходящий через поперечное сечение цепи при электромагнитной индукции. Генератор переменного тока.



39 Поток самоиндукции. Индуктивность контура. Явление самоиндукции.

Контур прониз магн поле сцеплен с контуром магнитного потока наз потоком самоиндукции. Коэф пропорц L между силой тока и полным магн потоком – идуктив-ть.

Ток протек в замкнут контур созд вокруг себя магн поле. Велеч этого поля пропор силе тока в контуре, это поле прониз и сам контур. З-н Фарадея
40 Токи при размыкании и замыкании цепи.

при размыкании

размыкании замыкании

41 Взаимная индукция. Коэффициент взаимной индукции. Трансформатор.

Взаимной индукцией наз явление возбуждения ЭДС электомагнитной индукции в одной электрической цепи при изменении электрического тока в другой цепи или изм взаимного расположения этих двух цепей.

Явл возникнов ЭДС в одном из контуров пр изм силы тока в др. L₁₂ и L₂₁ коф вз инд.

Трансформатор – устройство, преобразующее переменный ток одного напряжения в переменный ток другого напряжения.

Трансформатор

Коэффициент трансформации (К) – отношение числа витков в первичной обмотке к числу витков во вторичной обмотке .

При К > 1 трансформатор называется понижающим, а при К < 1 — повышающим

42 Энергия магнитного поля. Объемная плотность энергии.

.
43 Магнитные моменты атомов. Гиромагнитное отношение. Атом в магнитном поле.
Теорема Лармора.

L/p – гиромагнитное отношение , остается неизм и одинаково для любой орбиты электрона, хотя скорости и радиусы будут различны. Если рассматривать атом или ионы то орбитал моменты будут представл собой в-ную сумму орбит моментов.

При внесении атома в магнитное поле на электрон, движущ в атоме и эквивалентный замкнутому контуру с током дейсвует момент сил.

р_m – орбитальный магнитный момент электрона, В- магнитная индукция.

Теорема Лармора.

Единственным резул действия магн пот на орбиту е явл прецессия этой орбиты и в-ра p_m с угловой скорост w вокруг оси котор проходит через ядро атома паралл в-ру индукц магн поля

44 Диа- и парамагнетики в магнитном поле.

Диамагнетики – это такие вещества, атомы которых не имеют собственных магнитных моментов в отсутствие внешнего магнитного поля. При включении внешнего магнитного поля атомы приобретают магнитные моменты, противоположные полю, поэтому внутри диамагнетика магнитное поле ослабляется.

К диамагнетикам относятся многие металлы (например, висмут, серебро, золото, медь), большинство органических соединений, смолы, углерод и т. д.

Магнитная восприимчивость у диамагнетиков меньше нуля, причём ~ 10^–5 (пропорционально 10 в минус 5 степени). Магнитная восприимчивость диамагнетиков от температуры не зависит (т. е. ).

Парамагнетики

Парамагнетики – это такие вещества, магнитные моменты атомов которых не равны нулю, даже в отсутствие внешнего магнитного поля. При включении внешнего магнитного поля магнитные моменты атомов ориентируются вдоль напряжённости внешнего магнитного поля.

У парамагнитных веществ при отсутствии внешнего магнитного поля магнитные моменты электронов не компенсируют друг друга, и атомы (молекулы) парамагнетиков всегда обладают магнитным моментом. Парамагнетик намагничивается, создавая собственное магнитное поле, совпадающее по направлению с внешним полем и усиливающее его. Этот эффект называется парамагнитным. При ослаблении внешнего магнитного поля до нуля ориентация магнитных моментов вследствие теплового движения нарушается и парамагнетик размагничивается. К парамагнетикам относятся редкоземельные элементы, платина, алюминий и т. д. Диамагнитный эффект наблюдается и в парамагнетиках, но он значительно слабее парамагнитного и поэтому остаётся незаметным.

Магнитная восприимчивость у парамагнетиков больше нуля, причём ~ 10^–3 (пропорционально 10 в минус 3 степени). Магнитная восприимчивость диамагнетиков зависит от температуры. Для газов справедлив закон Кюри:

Диа- и парамагнетики называют слабомагнитными веществами.

45 Ферромагнетики и их свойства. Природа ферромагнетизма. Применение ферромагне­тиков.

– особые магнетики, которые могут самопроизвольно намагничиваться в определённом интервале температур.

Ферромагнетики – это вещества, обладающие спонтанной намагниченностью, т. е. они намагничены даже при отсутствии внешнего магнитного поля. Ферромагнетики относятся к сильномагнитным веществам.

К ферромагнетикам кроме основного их представителя – железа (от него и идёт название «ферромагнетизм») – относятся, например, кобальт, никель, гадолиний, их сплавы и соединения.

Ферромагнетики с малой коэрцитивной силой называются мягкими, с большой коэрцитивной силой– жёсткими. Жёсткие ферромагнетики применяются для изготовления постоянных магнитов, а мягкие – для изготовления сердечников трансформаторов.

Магнитная восприимчивость у ферромагнетиков ~ 10³…10⁵ (от 10 в 3 степени до 10 в 5 степени), , магнитная проницаемость .

46 Намагниченность. Напряженность магнитного поля. Закон полного тока для магнит­ного поля в веществе.

Намагниченность-кол. хар. магн. состоян. пров-ка.

Закон Согласно циркул в-ра магн индукц по замкнут кругу=произв I и I’ алгебраич сумма макро-микро токов, которые пронизывают этот замкнутый контур L.

47 Основы теории Максвелла. Вихревое электрическое поле.

1°. Теорией Максвелла называется последовательная теория единого электромагнитного поля произвольной системы электрических зарядов и токов. В теории Максвелла решается ос­новная задача электродинамики: по заданному распределению заря-дов и токов отыскиваются характеристики их электрического и маг­нитного полей.

2°. Теория Максвелла — феноменологическая: в ней не рас­сматриваются молекулярное строение среды п механизм процессов, происходящих в среде в электромагнитном поле. Электрические и магнитные свойства среды характеризуются тремя величинами: относительной диэлектрической проницаемостью, от­носительной магнитной проницаемостью |удельной электрической проводимостью, которые предполагают­ся известными из опыта.

3°. Теория Максвелла — макроскопическая. В ней изучаются макроскопические электромагнитные поля таких систем покоя­щихся и движущихся электрических зарядов, пространственная протяженность которых па много порядков больше размеров ато­мов и молекул.

4°. Макроскопические заряды и токи являются совокупностями микроскопических зарядов и токов, создающих свои электрические и магнитные микрополя, непрерывно изменяющиеся в каждой точке пространства с течением времени.

5°. Теория Максвелла является теорией близкодействия со­гласно которой электрические и магнитные взаимодействия осу­ществляются посредством электромагнитного поля и распростра­няются с конечной скоростью, равной скорости света в данной сре­де.

Вихревое эл. поле-всякое перемен. магнит. поле возник. в окр. простран.Не зависит от наличии в прост. проводн.

48 Ток смещения. Опыт Эйхенвальда. Полный ток.

Максвелл предположил что переменное электрическое поле вызывает появление вихревого магнитного поля. Основной признак магнитного поля это протекание магнитного поля.

Ток смещения-перем. эл. поле,кот. возбуж. вихр. магн. полем. Переменные токи могут протекать в разомкнутых участках цепи I=dq/dt . Если поверхность неподвижна и недеформирована то сила тока обусловлена по времени.

Сумму тока проводимости и тока смещения принято называть полным током

Циркуляция в-ра напряжённости по произвольному замкнутому контуру мысленно проводят в пространстве = алгебраической сумме макротоков и токов смещения пронизывающих поверхность охватонную этим током.

В диэлектриках электрическое смещение определяется

49 Уравнения Максвелла для электромагнитного поля.

Максвелл завершил формирование единой теории электромагнитного поля в её основе лежит 4 у-ния.

1.E=E_b+E_q Поле созд за счёт электр зарядов и за счет переменных

магн полей.

2.Магнитное поле возбуждается либо движением электрических зарядов либо переменными полямя


3. Теорема Остраградского-Гаусса для электро статического поля в в-ве

4. Теорема Остраградского-Гаусса для магнитного поля в в-ве

50 Колебательные процессы. Виды колебаний. Свободные гармонические колебания и
их характеристики.

Колебания – процессы в той или иной мере повторяющиеся с течением времени. Свободные, вынужденные, авто колебания. От фаз: механ., эл. магн., эл. механ. Механические колебания – движения тел, которые повторяются точно или приблизительно с течением времени. Если повторение происходит через строго равные промежутки времени, то колебания называются периодическими.

Колебательная система – система тел, которая может совершать колебательные движения. У колебательной системы есть положение равновесия – положения тел, при которых они могут находиться в покое (не совершать колебаний).

Свободные колебания – колебания, возникающие в результате внутренних сил, т. е. действующих между телами колебательной системы.

51 Дифференциальное уравнение гармонических колебаний пружинного маятника и его решение. Характеристики колебаний пружинного маятника.

Пружинный маятник – груз, соединенный с абсолютно упругой пружиной и совершающий колебания под действием силы упругости

Уравнение гармонических колебаний пружинного маятника. Период колебаний пру­жинного маятника.

, решение уравнение

Период происходит с собственной циклической частотой F_упр = - кх

52 Дифференциальное уравнение гармонических колебаний физического маятника и его решение. Характеристики колебаний физического маятника.

Физ. маятник – твердое тело, которое вращается относительно оси, не проходящей через центр тяжести. Вращение происходит под действием силы тяжести.

Частота
Период


53 Математический маятник. Приведенная длина физического маятника.

материальная точка, подвешенная на невесомой нерастяжимой нити
Приведенная длина физического маятника – длина математического маятника, частота колебаний которого равна частоте колебаний рассматриваемого физического маятника.

54 Скорость и ускорение материальной точки, совершающей гармонические колебания

55.1 Энергия материальной точки, совершающей гармонические колебания.



55.2 Гар-кие колебания в колебательном контуре. Превращения энергии в контуре.

Гармонические колебания – колебания, для которых смещение зависит от времени по закону синуса или косинуса.
56 Сложение гармонических колебаний одинаковой частоты и одинакового направления. Биения.

Биения – колебания, для которых амплитуда является медленной периодической функцией времени.

Метод векторных диаграмм – взаимно-однозначное соответствие между колебательным процессом и вектором, вращающимся с постоянной угловой скоростью: амплитуда равна длине вектора; циклическая частота – угловой скорости; начальная фаза – начальному углу с горизонтальной осью; фаза – текущему углу с горизонтальной осью; смещение – проекции вектора на горизонтальную ось.

Уравнение биений . Период биений . Начальная фаза и амплитуда.

57 Сложение перпенд-х гарм-х колебаний одинаковой частоты. Фигуры Лиссажу.

Уравнение траектории результирующего движения при сложении перпендикулярно направленных колебаний одной частоты .

<sub>уравнение эллипса
Такие колебания эллиптически поляризованные т.к. описывает эллипс за время

Ориентация осей эллипса и их размеры зависят от амплитуд и разности фаз.

При А1 = А2 – круг (колебания поляризованные по кругу). А =(А</sub>²_1+А²₂₎^1/2 _{– линейно поляризованные колебания. В общем случае траектории зависят от соотношения частот, амплитуд и разности фаз. Это фигуры Лиссажу.}
Фигура Лиссажу при двукратном отношении частот



58 Затухающие механические колебания и их характеристики.

Затухающие колебания – колебания с убывающей амплитудой. При любом механическом движении тел в результате их взаимодействия с окружающими телами часть механической энергии превращается во внутреннюю энергию теплового движения атомов и молекул (например, при действии сил трения). Полная механическая энергия колебательной системы постепенно уменьшается, следовательно, постепенно уменьшается амплитуда колебаний. При достаточно большой силе трения колебания вообще не возникают. Смещенный из положения равновесия груз просто постепенно возвращается в это положение.

Кооф-т затухания. в-кооф-т сопротивления.

59 Затухающие электромагнитные колебания и их характеристики.

Затухающ колебания не переодические. Условная циклическая частота период колебаний

Амплитуда колебаний с течением времени убывает тем быстрее , чем больше коэффициент затухание. Время релаксации – время за которое амплитуда убывает в L раз.

Декремент – безразмерная величина. Θ = βТ

Добротност физ велечина

60.1 Вынужденные механические колебания. Механический резонанс.

Вынужденные колебания – колебания, которые совершает система под действием внешней периодической силы (вынуждающей силы). Частота (период) вынужденных колебаний равна частоте (периоду) вынуждающей силы. Амплитуда вынужденных колебаний остается постоянной с течением времени, даже если на систему, кроме вынуждающей силы, действует и сила трения. Амплитуда вынужденных колебаний зависит от соотношения между циклической частоты вынужденных колебаний и свободных колебаний.

Резонанс – резкое возрастание амплитуды вынужденных колебаний при приближении частоты вынуждающей силы к частоте свободных колебаний системы.

Условие резонанса   ₀.

При совпадении частот  и ₀ внешняя сила в течение всего периода колебаний оказывается направленной в ту же сторону, что и вектор скорости колеблющегося тела. Поэтому она постоянно совершает положительную работу и увеличивает амплитуду колебаний тела.

Явление резонанса может быть полезным, позволяя даже с помощью малой силы получить большое увеличение амплитуды колебаний.

60.2 Скорость, ускорение и энергия колебательной системы при установившихся вынуж­денных колебаниях.

Вынужденные колебания – колебания, происходящие в результате внешнего периодического воздействия.

61 Вынужденные колебания в колебательном контуре. Резонанс.

Для осуществления вынужденных колебаний в контур включают источник электрической энергии, ЭДС контура изменяется с течением времени. По з-ну Ома

В=R/2l w –циклич частота =1/(Lc)^0.5

Резонанс

График – резонансовая кривая

Ток опережает ЭДС по фазе и тем менее, чем меньше w.

62 Переменный электрический ток. Активное, индуктивное и емкостное сопротивление в цепи переменного тока. Закон Ома для цепи переменного тока.

Напряженность сила тока Амплитуда тока опред амплитудой напряжения U_m, параметрами цепи C,L,R и частотой W.

Если цепь сост из одного лишь активного сопроти R, у-неи з-на Ома имеет вид IR=U_mcoswt

Следовательно сила тока I_m=U_m/R

Емкостное сопротивление Xc=1/wc

Индуктивное сопротивление X_L=wL

Ток в индуктивности отстаёт от напряжения на П/2, соответственно напряжение на индуктивности опережает ток на П/2.

63 Мощность в цепи переменного тока. Эффективные значения силы тока и напряже­ния.

Мощность электрического тока Мгновенная мощность колеблется около среднего значения с частотой, в 2 раза превышающей частоту тока.

Напряжени

Выражение средней мощности через эффективные значения силы тока и напряжения имеет вид

64 Волновые процессы. Типы волн и их характеристики. Уравнение бегущей волны.

Волновые процессы - процесс распространение колебаний в сплошную среду.

Отличительная особенность: при распространении волны имеет место линейный перенос без переноса в-ва. Виды волн: упругие, электромагнитные, на поверхности жидкости.

Свойства электромагнитных волн. На границе раздела двух сред электромагнитные волны частично отражаются, частично проходят во вторую среду. От поверхности диэлектрика они отражаются слабо, а от поверхности металла отражаются почти без потерь. Для электромагнитных волн выполняются законы отражения и преломления

Упругая волна – волна, распространяющаяся в упругой среде. Различают продольные и поперечные. В продольных частицы среды колеблются вдоль направление распространение волн. Они связаны с объемной деформацией среды т. е. возникновение упругих сил при объемной деформации. , к- модуль объемной деформации.

В поперечных волнах, перпендикулярно направлению распространение волн. Они могут распространяться только в средах в которых возникают упругие силы при сдвиговой деформации. Упругая волна – гармоническая (синусоидальная), если частица среды совершает гармонические колебание. Длинна- (основная характеристика волны) расстояние между 2-я крайними точками, которые колеблются в одинаковой фазе.

При распространении волна охватывает все новое и новое пространство. Геометрическое место до которых доходят колебания к моменту времени t наз. - Волновым фронтом. Волновая поверхность – совокупность точек которые колеблются в одинаковой фазе. Волновой фронт один, а волновой поверхности может быть много. Если волновая поверхность представляет совокупность параллельных плоскостей, то имеем дело с плоской волной. Сферическая волна – волновая поверхность представлена совокупностью концентрированных сфер. Бегущая волна – волна которая переносит в пространстве энергию. Уравнение представляет собой зависимость от координаты и времени. S=Acosw(t-x/v).

65 Принцип суперпозиции волн. Интерференция волн.

Две волны когерентные, если их разность фаз остается постоянной во времени. Интерференция – положение когерентной волны в разных точках пространство. В результате происходит устойчивое во времени их взаимодействие усиление или ослабление. В результате интерференции происходит пространственное перераспределение энергии колебательной среды. Результат определяет соотношение между фазами волн.

S₁=A₁cos(wt-kr₁+Ф₁)=А₁сosФ₁(t) S₂=A₂cos(wt-kr₂+Ф₂)=А₂сosФ₂(t)

Результирующие колебания A²=A₁²+A₂²+2A₁A₂cos(Ф₁(t)-Ф₂(t))

tgФ(t)=A₁sinФ₁+А₂sinФ₂/ A₁cosФ₁+А₂cosФ₂

Для когерентных источников начальная фаза остается постоянной и результат интерференции определяется величиной ф₁-ф₂=const . ∆=r₁-r₂ – разность входа волн до рассматриваемой точки.

∆Ф=Ф₁-Ф₂=к(r₁-r₂)+(Ф₁-Ф₂)= ±2mП → интерференция максимум: А=А₁+А₂

∆Ф=±(2m+1)П → интерференция минимума: А=│А₁-А₂│

Если начальные фазы одинаковые Ф₁=Ф₂ , , ∆=±2Пm → ∆= ±(max)

∆= (min). геометрическое место точек в которых необходим max и min представляет собой гиперболу.

66 Стоячая волна. Уравнение стоячей волны и его анализ.

Стоячая волна – наложение 2-х когерентных волн, которые распространяются навстречу друг друга, частоты и амплитуды одинаковые. S₁=Acos(wt-kt) S₂=Acos(wt+kt) S=S₁+S₂=A_ccoswt , A_c=2Acos2Пx/ Вкаждой точке происходит колебания с одинаковой частотой w , а амплитуда различна, она зависит от координаты х.

1) А_мах=2А Х_{пучности}=

2) А_мin=0 Х_узла=

При переходе через узел фаза меняется на П.

У стоячей волны переноса энергии нет. Наличие на отлаж. Поверхности узла или пучка определяется плотностью сред. Если в бегущей волне все токи колебания с одинаковой амплитудой, но с разными фазами, то в стоячей волне между 2-я узлами колебания в одинаковой фазе, но с разной амплитудой.