шпори з фізики. 1 курс. 2 семестр. ЕКЗАМЕН. 59. Порівняння електричної та гравітаційної взаємодії. Закон Кулона

Название	59. Порівняння електричної та гравітаційної взаємодії. Закон Кулона
Анкор	шпори з фізики. 1 курс. 2 семестр. ЕКЗАМЕН.docx
Дата	07.06.2018
Размер	405.11 Kb.
Формат файла
Имя файла	шпори з фізики. 1 курс. 2 семестр. ЕКЗАМЕН.docx
Тип	Закон #20082
страница	3 из 6

1 2 3 4 5 6

75.Правило.Кіргофа.Шунт.Додатковий опір.

Пра́вила Кірхгофа визначають метод розрахунку складних розгалужених електричних кіл. Методика розрахунку розроблена Густавом Кірхгофом.Перше правило встановлює зв'язок між сумою струмів, спрямованих до вузла електричного з'єднання (додатні струми), і сумою струмів, спрямованих від вузла (від'ємні струми). Згідно з цим законом алгебраїчна сума струмів, що збігаються в будь-якій точці розгалуження провідників, дорівнює нулю:

$\sum_k i_k = 0. \$

Перше правило Кірхгофа є наслідком закону збереження заряду. Для неперервно розподілених струмів у просторі воно відповідає рівнянню неперервності.Для будь-якого замкнутого контура проводів сума електрорушійних сил дорівнює сумі добутків сил струму на кожній ділянці контура на опір ділянки, враховуючи внутрішній опір джерел струму.Математично друге правило Кірхгофа записується так:

$\sum_i \mathcal{e}_i = \sum_k i_k r_k.$

Шунт – електричне або магнітне відгалуження, яке вмикають паралельно до основного кола, або відгалуження вимірювального приладу (напр., амперметра). Операцію підключення шунта називають шунтуванням.

Шунтування — процес паралельного під'єднання електричного елемента до іншого елемента, зазвичай з метою зменшення підсумкового електричного опору ланцюга.Вперше запропонований американським винахідником Едвардом Вестоном в 1893 р.Для розширення межі виміру вольтметра послідовно йому включається додатковий опір (рис. 6.8) за умови:

http://academy.apbu.edu.ua/e-books/book_212/img/484.gif

але

тоді

76.Нагрівні прилади.ТЕНи

Нагрівальні прилади — це елементи опалювальної системи, призначені для передачі тепла від теплоносія до приміщення.

Класифікують:

за конструкцією(секційні, панельні, конвекційні з розвиненим оребренням)

за способом передачі тепла – конвекційні ( понад 75% теплового потоку конвекцією), радіаційні (не менш ніж 50% теплового потоку радіацією), конвекційно — радіаційні ( конвекцією від 50 до 75 % теплового потоку)

за теплоінерційністю – високо інерційні ( низька теплопровідність, значні водо і металоємність), малоінерційні – (виcока теплопровідність, не значні водо і металоємність)

за матеріалом виготовлення — (чавунні, сталеві, алюмінієві, мідні), біметалеві(сталево-алюмінієві, мідно-алюмінієві, обміднені), не металеві (керамічні, бетонні)

за зовнішньою поверхнею — гладкі (радіатори, панелі), оребрені (конвектори, оребрені труби)

за розмірами ( висотою та будівельною глибиною)

Основною характеристикою нагрівального приладу є його теплова потужність, яка вимірюється в кВт. Іншими словами – це кількість тепла яку віддасть нагрівальний прилад в приміщення за певний проміжок часу.

77.Магнітний потік.Робота з переміщенням провідника і контуру зі струмом у магнітному полі.

Магнітний потік — потік вектора магнітної індукції.

Магнітний потік позначається зазвичай грецькою літерою Φ, вимірюється у системі СІ у веберах, у системі СГСМ одиницею вимірювання магнітного потоку є максвел: магнітний потік поля величиною 1 гаус черезсантиметр квадратний площі.

Магнітний потік через нескінченно маленьку площадку dS визначається як

$d\phi = bds \cos\theta$ ,

де B — значення індукції магнітного поля, θ — кут між напрямком поля й нормаллю до поверхні. У векторній формі

$d\phi = \mathbf{b} \cdot \mathbf{ds}$ .

Магнітний потік псевдоскалярна величина.

Зазвичай магнітний потік обраховується через поверхню, обмежену певним контуром, наприклад, контуром, який утворюють провідники зі струмом. Оскільки в різних точках поверхні магнітна індукція різна, то проводиться інтегрування

$\phi = \int \!\!\! \int \mathbf{b} \cdot \mathbf{ds}$

На провідник зі струмом у магнітному полі діє сила Ампера. Якщо провідник не закріплено, то під впливом сили Ампера він переміщуватиметься у магнітному полі.
Обчислимо роботу dA, виконану силою Ампера при переміщенні елемента dl провідника зі струмом І у магнітному полі

[image]

Елемент провідника переміщується в напрямку сили

, яка діє на нього. Робота dА дорівнює:

[image]

.

78.Електромагнітна індукція.Правило Ленца.

Електромагні́тна інду́кція — явище створення в просторі вихрового електричного поля змінним магнітним потоком. Одним із наслідків електромагнітної індукції є зв'язок між змінними електричним та магнітними полями в електромагнітній хвилі, інший наслідок, практично важливий для генерації електричного струму, — виникнення електрорушійної сили в провідному контурі, магнітний потік через який змінюється.

Явище електромагнітної індукції відкрив у 1831 році Майкл Фарадей. До того було відомо, що електричний струм у провіднику створює магнітне поле. Однак оберненого явища не спостерігалося. Постійне магнітне поле не створює електричного струму. Фарадей встановив, що струм виникає при зміні магнітного поля. Якщо підносити й віддаляти до рамки з провідного матеріалу постійний магніт, то стрілка підключеного до рамки вольтметра відхилятиметься, детектуючи електричний струм. Ще краще це явище проявляється, якщо вставляти (виймати) магнітне осердя в котушку з намотаним п

Правило Ленца — закон, за яким можна визначити напрям індукційного струму.

Згідно з правилом Ленца індукційний струм, що виникає в замкнутому контурі, своїм магнітним полем протидіє зміні магнітного потоку, який збуджує даний струм. Формулювання: Індукційний струм у замкненому провіднику завжди має такий напрям, що створюваний цим струмом власний магнітний потік протидіє тим змінам зовнішнього магнітного потоку, які збуджують індукційний струм. Його встановив російський фізик Е. Х. Ленц 1833 року. ровідником.
79.Явища самоіндукції. Взаємна індукція

Самоіндукція — явище виникнення електрорушійної сили в провіднику при зміні електричного струму в ньому. Знак електрорушійної сили завжди такий, що вона протидіє зміні сили струму. Самоіндукція призводить до скінченного часу наростання сили струму при вмиканні джерела живлення і спадання струму при розмиканні електричного кола.

Величина електрорушійної сили самоіндукції визначається за формулою

$\mathcal{e} = - l \frac{di}{dt}$ ,

де $\mathcal{e}$ — е.р.с.,

— сила струму, L — індуктивність.

індуктивність, або статична індуктивність контура зі струмом. Вперше введена в обіг Олівером Хевісайдом. За одиницю індуктивності в системі СІ взята генрі. Вона дорівнює індуктивності такого контура, магнітний потік самоіндукції якого при струмі в 1 ампер, дорівнює 1 веберу.

Індукція взаємна, явище, в якому виявляється магнітний зв'язок двох (або більш) електричних ланцюгів. Завдяки цьому зв'язку виникає едс(електрорушійна сила) індукції в одному з контурів при зміні струму в іншому. Кількісною характеристикою магнітного зв'язку електричних ланцюгів є індуктивність взаємна . І. ст лежить в основі дії трансформаторів .
80.Енергія магнітного поля.

Магні́тне по́ле — складова електромагнітного поля, за допомогою якої здійснюється взаємодія між рухомими електрично зарядженими частинками.

Енергія магнітного поля струму дорівнює енергії, яку повинно витратити джерело струму для утворення струму в колі. Для того щоб розрахувати енергію магнітного поля необхідно добуток індуктивності та квадрату сили струму поділити на два.

Енергія магнітного поля в просторі задається формулою

$w = \frac{1}{8\pi} \int \mathbf{b}\cdot\mathbf{h} dv$ .

Відповідно, густина енергії магнітного поля дорівнює

$w = \frac{1}{8\pi} \mathbf{b}\cdot\mathbf{h}$ .

Енергія магнітного поля провідника зі струмом дорівнює:

$w = \frac{1}{2} l i^2$ ,

де

— сила струму, а

— індуктивність, що залежить від форми провідника.
81.Типи магнетиків.Точка кюрі.

Магнетики – речовини і тіла, що намагнічуються у зовнішньому магнітному полі, тобто навколо них утворюється додаткове магнітне поле.

М. поділяються на три основних класи:

діамагнетики,
парамагнетики,
феромагнетики.

Діамагнетики ослаблюють зовнішнє магнітне поле своїми наведеними магнітними моментами атомів, які протилежні до зовнішнього поля.

Розрізняють діамагнетики “класичні” (Ne, Cu, органічні сполуки), аномальні (Bi, Ga, графіт), надпровідні (Hg та інші при температурі нижче критичної).

Парамагнетики підсилюють зовнішнє магнітне поле за рахунок орієнтації атомарних магнітних моментів уздовж магнітних ліній цього поля. Виділяють нормальні парамагнетики, наприклад, О₂, Pt, у яких магнітна сприйнятливість обернено пропорційна т-рі, лужні метали та перехідну групу металів.

Феромагнетики мають доменну структуру і значно підсилюють зовнішнє магнітне поле. До них належать Fe, Co, Ni, деякі сплави. Сюди ж відносять антиферомагнетики, феримагнетики, ферити.

Антиферомагнетики – ряд кристалічних речовин, яким властива антипаралельна орієнтація спінів сусідніх кутів ґратки, причому спінові магнітні моменти сусідніх вузлів при абсолютному нулі повністю компенсують один одного і спонтанна намагніченість антиферомагнетиків не виникає. З підвищенням т-ри антипаралельна впорядкованість спінів порушується і намагніченість антиферомагнетику зростає. Приклади антиферомагнетиків: MnO, Cr, MnS, MnF, FeCl₂, FeO, Cr₂O₃, CoO, FeS. У точці Кюрі руйнується спінова впорядкованість і антиферомагнетик стає парамагнетиком. Феримагнетики є нескомпенсованими антиферомагнетиками.

Температу́ра Кюрі́ — температура фазового переходу другого роду, при якій відбувається стрибкоподібна зміна властивостей речовини. При температурі Кюрі відбувається фазовий перехід від феромагнетика до парамагнетика або між полярною й неполярною фазами сегнетоелектрика.

Позначається здебільшого $t_c \,$ . Вище температури Кюрі магнітна поведінка речовини в основному описується Законом Кюрі-Вайса. Парамагнітна сприйнятливість у доброму наближенні слідує співвідношенню

$\chi = \frac{c}{t - t_\mathrm{c}}$

де

- Константа Кюрі, $t_c \,$ - Температура Кюрі.

83.Основи теорії Максвели для електромагнітного поля.

Рівня́ння Ма́ксвелла — це основні рівняння класичної електродинаміки, які описують електричне та магнітне поле, створене зарядами й струмами.

Теорія Максвелла є феноменологічною теорією електромагнітного поля. Це означає, що внутрішній механізм явищ, які відбуваються в середовищі і викликають появу електричних і магнітних полів, у теорії не розглядається.

Електричні і магнітні властивості середовища характеризуються у теорії Максвелла трьома величинами: відносною діелектричною проникністю

, відносною магнітною проникністю

і питомою електропровідністю

. Залежність цих величин від властивостей середовища, фізичний зміст тих явищ, які відбуваються у ньому при поляризації і намагнічуванні, у теорії Максвелла не досліджуються.

Теорія Максвелла є макроскопічною теорією електромагнітного поля. У ній розглядаються електричні і магнітні поля, які утворюються в об’ємах набагато більших, ніж об’єми окремих атомів і молекул. Крім того, припускається, що відстані від джерел полів до розглядуваних точок у багато разів більші від розмірів молекул.

У теорії Максвелла розглядаються усереднені електричні і магнітні поля, причому усереднення відповідних мікрополів виконується для інтервалів часу, значно більших від періодів обертання або коливання електричних зарядів, і для ділянок поля, об’єми яких у багато разів більші від періодів обертання або коливання електричних зарядів, а також для ділянок поля, об’єми яких у багато разів більші від об’ємів атомів і молекул.

Теорія Максвелла є теорією близькодії, згідно з якою електричні і магнітні взаємодії здійснюються за допомогою електричних і магнітних полів та поширюються із скінченною швидкістю.

Максвелл узагальнив закон електромагнітної індукції для замкненого нерухомого провідного контуру, що знаходиться у змінному магнітному полі. Тому для пояснення явища електромагнітної індукції в нерухомих провідниках Максвелл висунув гіпотезу, що

змінне магнітне поле збуджує в навколишньому просторі непотенціальне (тобто неелектростатичне) електричне поле, яке і є причиною виникнення індукційного струму в контурі.

84.Рівняння Максвелла в диференціальній формі.

Форма запису рівнянь Максвелла залежить від системи одиниць. У системі СІ вибрана форма запису, в якій не фігурують множник $4\pi$ та швидкість світла с. Ідея полягала в тому, щоб записати рівняння Максвелла, як найфундаментальніші рівняння, в найпростішій формі. Однак це призвело до появи зайвих множників в інших основних рівняннях, наприклад, законі Кулона. Крім того напруженості електричних та магнітного полів отримали різні розмірності, що з точки зору фізика є великим недоліком. Оскільки рівняння Максвелла описують розповсюдження електромагнітних хвиль, то бажано також, щоб їхня швидкість (швидкість світла) входила в рівняння.

У диференційній формі рівняння Максвелла для вакууму мають такий вигляд

$\text{rot} \, \mathbf{b} = \frac{1}{c}\frac{\partial \mathbf{e}}{\partial t} + \frac{4\pi}{c} \mathbf{j}$ ,

$\text{rot} \, \mathbf{e} = - \frac{1}{c}\frac{\partial \mathbf{b}}{\partial t}$ ,

$\text{div} \, \mathbf{b} = 0$

$\text{div} \, \mathbf{e} = 4\pi \rho$ .

Рівняння записані в системі СГС. Тут $\mathbf{e}$ — напруженість електричногополя, $\mathbf{b}$ — вектор магнітної індукції, $\rho$ — густина електричного заряду, $\mathbf{j}$ — густина електричного струму,

— швидкість світла.

У речовині електричне та магнітні поля характеризуються додатковими векторами: електричною індукцією та напруженістю магнітного поля, зв'язаних з, відповідно, напруженістю електричного поля й магнітною індукцією співвідношення, які називаютьматеріальними. У загальному вигляді матеріальні співвідношення мають складну нелокальну форму, тому при запису основних рівнянь електродинаміки їх не наводять. Рівняння набирають вигляду

$\text{rot} \, \mathbf{h} = \frac{1}{c}\frac{\partial \mathbf{d}}{\partial t} + \frac{4\pi}{c} \mathbf{j}$ ,

$\text{rot} \, \mathbf{e} = - \frac{1}{c}\frac{\partial \mathbf{b}}{\partial t}$ ,

$\text{div} \, \mathbf{b} = 0$

$\text{div} \, \mathbf{d} = 4\pi \rho_{f}$ .

Тут $\rho_{f}$ - густина вільних зарядів. Внесок зв'язаних зарядів враховується при визначенні вектора електричної індукці $\mathbf{d}$ .

1 2 3 4 5 6