Что такое электроемкость конденсатора

45. Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца

Эта
формула носит название закона
Фарадея.

Опыт
показывает, что индукционный ток,
возбуждаемый в замкнутом контуре при
изменении магнитного потока, всегда
направлен так, что создаваемое им
магнитное поле препятствует изменению
магнитного потока, вызывающего
индукционный ток. Это утверждение,
сформулированное в 1833 г.,
называется правилом Ленца.

Правило
Ленца отражает тот экспериментальный
факт, что εиндивсегда
имеют противоположные знаки (знак
«минус» в формуле Фарадея). Правило
Ленца имеет глубокий физический смысл
– оно выражает закон сохранения энергии.

εi=-N,
гдеN- кол-во витков

1.рамка
неподвижна, но изменяется магнитный
поток за счёт движения ккатушки или за
счет изменения силы тока в ней.

2.рамка
перемещается в поле непожвижной катушки.

Возникновение
ЭДС индукции в проводящем контуре при
изменении в нем силы тока называется
явлением самоиндукции.

Магнитный
поток, обусловленный собственным током
контура (сцепленный с контуром),
пропорционален магнитной индукции,
которая, в свою очередь, по закону
Био-Савара-Лапласа, пропорциональна
току.

,
где L –коэффициент самоиндукции или
индуктивность, «геометрическая»
характеристика проводника, так как
зависит от его формы и размеров, а также
от магнитных свойств среды.

7. Соединение конденсаторов. Энергия заряженного конденсатора

При
параллельном соединении конденсаторов
напряжения на каждом конденсаторе
одинаковы и равны напряжению на клеммах
батареи

Заряд
батареи

Исходя
из того, что
,
имеем

поэтому

При
последовательном соединении конденсаторов

Учитывая,
что
,
имеем

поэтому
при последовательном соединении
конденсаторов

ЭНЕРГИЯ
ЗАРЯЖЕННОГО КОНДЕНСАТОРА

При
зарядке конденсатора совершается работа
по перемещению электрических зарядов
против сил электрического поля. При
перемещении заряда
совершается работа.
Учитывая, что,
получим.
Следовательно,

По
закону сохранения энергии эта работа
равна энергии заряженного конденсатора,
т.е.

Используя
формулы
и,
получим

и
.

8. Закон Ома для однородного участка цепи. Сопротивление проводников

Участок
цепи, на котором не действуют сторонние
силы, приводящие к возникновению ЭДС,
называется однородным.

Согласно
закону Ома для однородного участка цепи
постоянного тока: сила
тока в однородном проводнике пропорциональна
напряжению на его концах и обратно
пропорциональна сопротивлению данного
проводника.

Опыты
показывают, что сопротивление R
проводника пропорционально его длине,
обратно пропорционально площади его
поперечного сечения и зависит от
вещества, из которого изготовлен
проводник. Для однородного проводника
длиной l
и неизменной площадью поперечного
сечения S
эту зависимость выражают формулой

где
— коэффициент пропорциональности,
называемый удельным электрическим
сопротивлением. Удельное сопротивление
равно сопротивлению проводника,
изготовленного из данного вещества и
имеющего единичную длину и единичную
площадь поперечного сечения. Удельное
сопротивление есть свойство проводника
и зависит от его состояния.

Сопротивление
цепи, состоящей из последовательно
соединенных проводников, равно сумме
сопротивлений этих проводников.

Сопротивление
цепи, состоящей из параллельно соединенных
проводников можно определить из формулы

47. Уравнения Максвелла в интегральной форме. Свойства уравнений Максвелла.

Закон
Гаусса
Поток
электрической индукции через замкнутую
поверхность s пропорционален величине
свободного заряда, находящегося в объёме
v, который окружает поверхность s.

Закон
Гаусса для магнитного поля
Поток магнитной индукции через
замкнутую поверхность равен нулю
(магнитные заряды не существуют).

Предлагаем ознакомиться:  Что такое глобальные проблемы Глобальные проблемы современного мира

Закон
индукции Фарадея
Изменение потока
магнитной индукции, проходящего через
незамкнутую поверхность,
взятое с обратным знаком, пропорционально
циркуляции электрического поля на
замкнутом контуре,
который является границей поверхности.

Теорема
о циркуляции магнитного поля

Полный
электрический ток свободных зарядов и
изменение потока электрической индукции
через незамкнутую поверхность ,
пропорциональны циркуляции магнитного
поля на замкнутом контуре,
который является границей поверхности.

  • —двумерная
    замкнутая в случае теоремы Гаусса
    поверхность, ограничивающая объём ,
    и открытая поверхность в случае законов
    Фарадея и Ампера — Максвелла (её
    границей является замкнутый контур).

  • —электрический
    заряд, заключённый в объёме ,
    ограниченном поверхностью
    единицах СИ — Кл);

  • —электрический
    ток, проходящий через поверхность 
    единицах СИ — А).

Свойства
уравнений Максвелла.

            А. Уравнения
Максвелла линейны. Они содержат только
первые производные полейEиBпо времени и
пространственным координатам, а так же
первые степени плотности электрических
зарядов ρ и токов γ. Свойство линейности
уравнений непосредственно связано с
принципом суперпозиции.

                                               ∫pdv=const

            В. Уравнения
Максвелла выполняются во всех инерциальных
системах отсчёта. Они являются
релятивистски-инвариантными, что
подтверждается опытными данными.

            Г. О
симметрииуравнений Максвелла.

Уравнения
не симметричны относительно электрического
и магнитного полей. Это обусловлено
тем, что в природе существуют электрические
заряды, но нет магнитных зарядов. Вместе
с тем в нейтральной однородной среде,
где ρ = 0 и j=0 ,уравнения
Максвелла приобретают симметричный
вид, т.е.Eтак связано
с(dB/dt) ,
какBсdE/dt.

Различие
только в знаках перед
производными(dB/dt)  и(dD/dt)  показывает,
что линии вихревого электрического
поля, индуцированного уменьшением
поляB, образуют с
вектором(dB/dt)   левовинтовую
систему, в то время как линии магнитного
поля, индуцируемого изменениемD,
образуют с вектором (dD/dt)   правовинтовую
систему.

Д. Об
электромагнитных волнах.

Из
уравнений Максвелла следует важный
вывод о существовании принципиально
нового физического явления: электромагнитное
поле способно существовать самостоятельно
без электрических зарядов и токов. При
этом изменение его состояния обязательно
имеет волновой характер. Всякое изменение
во времени магнитного поля возбуждает
поле электрическое, изменение
электрического поля, в свою очередь,
возбуждает магнитное поле.

11. Магнитное поле в веществе. Магнитные свойства вещества

Гипотеза
Ампера

Если
проводники, по которым течет ток,
находятся не в вакууме, а в среде, то
магнитное поле может существенно
изменяться. Это обусловлено тем, что
всякое вещество является магнетиком,
т.е. способно намагничиваться. Намагниченное
вещество создает магнитное поле
,
которое накладывается на поле,
обусловленное токами. Индукция
результирующего поля:.

Причина
магнитных свойств вещества была объяснена
Ампером. Он пришел к выводу, что магнитные
свойства любого тела определяются
замкнутыми электрическими токами внутри
него. Согласно гипотезе Ампера внутри
молекул и атомов циркулируют элементарные
электрические токи. Если плоскости, в
которых циркулируют эти токи, расположены
хаотично вследствие теплового движения
молекул, то вещество не обнаруживает
магнитных свойств. Если вещество
намагничено, то токи ориентированы так,
что их действия складываются.

5.Работа и мощность, энергия в механике.

Энергия
— универсальная мера различных форм
движения и взаимодействия.
С различными формами
движения материи связывают различные
формы энергии: механическую, тепловую,
электромагнитную, ядерную и др.

  Если,
однако, рассмотреть элементарное
перемещение dr, то силу
F можно считать постоянной, а движение
точки ее приложения — прямолинейным.Элементарной
работойсилы F на перемещении dr
называетсяскалярнаявеличина

Предлагаем ознакомиться:  Метаболизм - это что такое Какие бывают нарушения метаболизма

где a—
угол между векторами F и dr;ds=
|dr| — элементарный
путь;Fs —проекция
вектора F на вектор dr

За
время dt сила Fсовершает
работуFdr, и мощность,
развиваемая этой силой, в данный момент
времени

т.
е. равна скалярному произведению вектора
силы на вектор скорости, с которой
движется точка приложения этой силы; N
—величинаскалярная.

Единица
мощности — ватт(Вт): 1 Вт —
мощность, при которой за время 1 с
совершается работа 1 Дж (1 Вт = 1 Дж/с).

6.Импульс тела. Закон сохранения импульса. Кинетическая и потенциальная энергии.

если
сумма внешних сил, действующих на тела
системы, равна нулю, то импульс системы
сохраняется.

(З.С.И)

До
взаимодействия

После
взаимодействия

A=Fs=mas=m*v/t*vt/ 2 = (mv^2) / 2 ,  или   Eк= (mv^2)
/ 2 ,
Из формулы видно, что чем
больше масса и скорость тела, тем выше
его кинетическая энергия.

Каждое
тело обладает либо кинетической, либо
потенциальной энергией, либо и той, и
другой сразу, как, например, летящий
самолет.

Формула
энергии в физике всегда показывает,
какую работу совершает или может
совершить тело. Соответственно, единицы
измерения энергии такие же, как и работы
джоуль (1 Дж).

В
физике потенциальной энергиейназывают энергию, которая определяется
взаимным положением взаимодействующих
тел или частей одного и того же тела. То
есть, если тело поднято над землей, то
оно обладает возможностью падая,
произвести какую-либо работу.

A=Fs=Fт*h=mgh,
    или      Eп=mgh,
Причем за нулевое
положение тела может быть принято любое
удобное нам положение в зависимости от
условий проводимых опыта и измерений,
не только поверхность Земли. Это может
быть поверхность пола, стола и так далее.

7.
Законы сохранения и превращения
энергии.Закон сохранения
полной механической энергии гласит:полная
механическая энергия тела, на которое
не действуют силы трения и сопротивления,
в процессе его движения остается
неизменной.

E_1=(mv_1^2)/2 mgh_1.

В
конечный момент времени со скоростью
v_2  на высоте h_2 энергия

E_2=(mv_2^2)/2 mgh_2.

(mv_1^2)/2 mgh_1=(mv_2^2)/2 mgh_2.

Ем=Ек Еп

Ек1 Еп1=Ек2 Еп2

Во
всех явлениях, происходящих в природе,
энергия не возникает и не исчезает. Она
только превращается из одного вида в
другой, при этом ее значение сохраняется.

11. Момент количества движения и закон его сохранения.

(З.С.И)

До
взаимодействия

Ем=Ек Еп

Ек1 Еп1=Ек2 Еп2

Физическое
тело считается абсолютно твердым, если
в процессе движения тело не меняет ни
своей формы, ни размеров.

где —
радиус-вектор, проведенный из точки 0 в
точку приложения силы.

Теорема
Штейнера. Момент инерции тела относительно
произвольной оси равен сумме момента
инерции телаотносительно
оси, проходящей через центр инерции
тела параллельно заданной оси и
произведения массы телаmна
квадрат расстояния между этими осямиd

Моменты
инерции сложных тел определяются
экспериментально, на основании основного
закона вращательного движения. Существует
также плоское движение твердого тела
— движение, при котором все его точки
перемещаются параллельно неподвижной
плоскости. Плоское движение сводится
к вращательному движению вокруг
неподвижной оси и поступательному
движению этой оси. Мы наблюдали плоское
движение при скатывании цилиндров с
наклонной плоскости.

Тонкостенная
сфера радиуса Rи массойm

Прямой
тонкий стержень длиной lи
массойm, ось перпендикулярна
стержню и проходит через середину

Сплошной
цилиндр массой mи радиусомR

Тонкостенный
цилиндр массой m и
радиусамиR1иR2

Сплошной
шар радиусом R

Угловое
ускорение тела ,
вращающегося вокруг неподвижной оси,
равно отношению результирующего
моментавсех
сил, к моменту инерцииJ относительно
той же оси вращения. Выражение называют
основным законом динамики для вращательного
движения.Из выражения, определяющее момент инерции, следует,
что величина момента инерции тела
зависит от распределения масс в теле
относительно оси вращения.

Предлагаем ознакомиться:  Формализм что это? Значение слова Формализм

Колебание
– повторяющийся процесс изменения
некоторой физической величины около
ее среднего значения.

В
механических колебаниях речь идет об
описании изменения во времени отклонения
тела от положения равновесия.

Формула

Гармонические
колебания являются частным случаем
периодических колебаний.

Гармоническое
колебание — колебания, при
которых физическая (или любая другая)
величина изменяется с течением времени
по синусоидальному или косинусоидальному
закону. Кинематическое уравнение
гармонических колебаний имеет вид,

где х—
смещение (отклонение) колеблющейся
точки от положения равновесия в момент
времени t;А— амплитуда
колебаний, это величина, определяющая
максимальное отклонение колеблющейся
точки от положения равновесия;ω—
циклическая частота, величина, показывающая
число полных колебаний происходящих в
течение 2π секунд;  — полная фаза
колебаний,  — начальная фаза
колебаний.

Физический
маятник– твердое тело, совершающее
под действием силы тяжести колебания
вокруг неподвижной горизонтальной осиОподвеса, непроходящей через центр
массСтела.Если маятник отклонен
от положения равновесия на некоторый
угол, то в соответствии с уравнением
динамики вращательного движения твердого
тела (e =M/J,гдеe- угловое ускорение
тела,M –момент сил,действующих на
тело,J –момент инерции тела
относительно оси вращения)

Математический
маятник –идеализированная система,
состоящая из материальной точки массойm, подвешенной на невесомой нерастяжимой
нити, и колеблющаяся под действием силы
тяжести. Момент инерции математического
маятникаJ =ml,гдеl- длина маятника.

15. Вынужденные механические колебания

ВЫНУЖДЕННЫЕ
КОЛЕБАНИЯ — колебания, происходящие
под действием внешней переменной силы
(вынуждающей силы).

       
Установившиеся
вынужденные колебания происходят
с частотой, равной частоте вынуждающей
силы.

17. Продольные и поперечные волны. Уравнение волны

Упругимиволнами
– это процесс распространения колебанийв
упругой среде.

Упругие
волны бывают продольные и
поперечные. В продольных
волнахчастицы среды колеблются
в направлении распространения волны,
впоперечных— в плоскостях,
перпендикулярных направлению
распространения волны.

Продольные
волны могут возбуждаться в средах, в
которых возникают упругие силы при
деформации сжатия и растяжения,т.
е. твердых, жидких и газообразных телах.
Поперечные волны могут возбуждаться в
среде, в которой возникают упругие
силыпри деформации сдвига,т.
е. в твердых телах;в жидкостях и
газах возникают только продольные
волны,ав твердых телах
—какпродольные,таки
поперечные.

Уравнение
волны и основные характеристики

–уравнение
волны

волна
распространяется вдоль ось Ох.

k-волновое число,
оно показывает сколько раз укладываетсяхв
нем.


длина волны

Длина
волны– это минимальное расстояние
между точками, которые колеблются в
одинаковой фазе.


скорость распространения волны


частота колебаний


циклическая частота

Т
– период колебания

18.
Энергетические характеристики волны.
Поток энергии, вектор Умова
с
тетради

Плотность
потока энергии называют также
интенсивностью волны.

Плотность
потока энергии, переносимого волной,
можно рассматривать как вектор,
совпадающий по направлению с вектором
скорости волны.

Вектор
Умова для упругой волны зависит от
плотности среды, квадрата амплитуды
колебания частиц, квадрата частоты
колебаний и скорости распространения
волны.

Николай
Алексеевич Умов (1846-1915) является
исследователем потока энергии. Идеи о
движении энергии были изложены в его
диссертации «Уравнения движения
энергии в телах», защищенной им в 1874
году на физико-математическом факультете
Московского университета. И только
через десять лет к таким же выводам о
движении энергии пришел английский
физик Пойнтинг. Имя Умова вошло в историю
физики.

Загрузка ...
Adblock detector