Название понятия (физической величины, закона )

• Название: Название понятия (физической величины, закона )
• Дата: 17.03.2018
• Размер: 0.91 Mb.
• Имя файла: -1604870888.docx
• Тип: Документы; #38670
• страница: 7 из 9

39. Магнитное поле и его характеристики. Магнитное поле Земли.

Магнитное поле и его характеристики

Магнитное поле представляет собой один из видов материи. Оно обладает энергией, которая проявляет себя в виде электромагнитных сил, действующих на отдельные движущиеся электрические заряды (электроны и ионы) и на их потоки, т. е. электрический ток. Количественные характеристики магнитного поля: магнитная индукция В, абсолютная магнитная проницаемость среды μ_a, Напряженность магнитного поля Н.

Магнитное поле Земли

Магнитное поле Земли или геомагнитное поле — магнитное поле, генерируемое внутриземными источниками. Предмет изучения геомагнетизма.

40. Закон Био-Савара-Лапласа и его применение к расчету полей.

Закон Био-Савара-Лапласа и его применение к расчету полей

применение закона Био — Савара — Лапласа совместно с принципом суперпозиции позволяет довольно просто рассчитать конкретные поля:

Магнитное поле прямого тока:

Магнитное поле в центре кругового проводника с током:

41. Закон Ампера. Взаимодействие параллельных токов. Сила Лоренца.

Закон Ампера

сила, действующая на элемент длины dl проводника с током I, помещенный в магнитное поле с магнитной индукцией В, равна dF = I [dIB].

Взаимодействие параллельных токов

Два параллельных тока одинакового направления притягиваются друг к другу с силой, равной  
Если токи имеют противоположные направления, то, используя правило левой руки, определим, что между ними действует сила отталкивания.

Сила Лоренца

pезультирующая сила, действующая на заряд q, движущийся со скоростью v, со стороны магнитного поля с индукцией Bи электрического поля с напряженностью Е: F=qE+q[vB].

42. Поток вектора магнитной индукции. Теорема Гаусса для потока вектора магнитной индукции. Циркуляция вектора магнитной индукции (закон полного тока).

Поток вектора магнитной индукции

Потоком вектора магнитной индукции (магнитным потоком) через площадку dS называется скалярная физическая величина, равная    где B_n =В cos a — проекция вектора В на направление нормали к площадке dS (a — угол между векторами n и В), dS=dS_п — вектор, модуль которого равен dS, а направление его совпадает с направлением нормали n к площадке.

Теорема Гаусса для потока вектора магнитной индукции

Поток вектора магнитной индукции сквозь любую замкнутую поверхность равен нулю:         

Циркуляция вектора магнитной индукции (закон полного тока)

Циркуляция вектора В по произвольному замкнутому контуру равна произведению магнитной постоянной m₀ на алгебраическую сумму токов, охватываемых этим контуром:

где n — число проводников с токами, охватываемых контуром L произвольной формы.

43. Магнитные свойства вещества. Диа- и прамагнетики. Ферромагнетизм.

Магнитные свойства вещества

Все вещества, помещенные в магнитное поле, намагничиваются и создают собственное магнитное поле, действие которого складывается с действием внешнего магнитного поля:

Влияние вещества на внешнее магнитное поле характеризуется величиной , которая называется магнитной проницаемостью вещества

Диа- и прамагнетики

Вещества, ослабляющие внешнее магнитное поле, называют диамагнетиками (висмут, азот, гелий, углекислота, вода, серебро, золото, цинк, кадмий и др.).

Вещества, усиливающие внешнее магнитное поле, — парамагнетики (алюминий, кислород, платина, медь и др.).

Ферромагнетизм

Это магнитоупорядоченное состояние вещества, в котором большинство атомных магнитных моментов параллельны друг другу, так что вещество обладает самопроизвольной (спонтанной) намагниченностью.

44. Явление электромагнитной индукции. Закон Фарадея. Правило Ленца. Самоиндукция. Взаимная индукция.

Явление электромагнитной индукции

Явление, при котором в замкнутом проводящем контуре при изменении потока магнитной индукции через поверхность, ограниченную этим контуром, возникает электрический ток.

Закон Фарадея

Э.Д.С. электромагнитной индукции в контуре не зависит от способа изменения магнитного потока и численно равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока сквозь поверхность, ограниченную этим контуром: E_i= - dФ/dt

Правило Ленца

Индукционный ток, возникающий в замкнутом проводящем контуре, имеет такое направление, что создаваемое им магнитное поле противодействует тому изменению магнитного потока, которым был вызван данный ток.

Самоиндукция

Явление возникновения ЭДС индукции в эл.цепи в результате изменения силы тока. Возникающая при этом ЭДС называется ЭДС самоиндукции.

Взаимная индукция

Явление возникновения э.д.с. в одном из контуров при изменении силы тока в другом называется взаимной индукцией.

45. Теория Максвелла для электромагнитного поля. Вихревое электрическое поле. Система уравнений Максвелла.

Теория Максвелла для электромагнитного поля

Изменяющееся магнитное поле порождает изменяющееся электрическое поле, а переменное электрическое поле порождает переменное магнитное поле. То есть, электрическое и магнитное поля являются составляющими единого электромагнитного поля. И всякое изменение одного из них вызывает появление другого. Эта гипотеза составляет основу теории Максвелла.

Вихревое электрическое поле

Электрическое поле, созданное переменным магнитным полем, называют вихревым.

Вихревое электрическое поле возникает при изменении магнитного поля всегда - независимо от того, есть ли в этом месте пространства замкнутый проводящий контур или нет. Проводящий контур является лишь «индикатором» вихревого электрического поля: оно вызывает в контуре индукционный ток.

При перемещении заряда по замкнутому контуру вихревое электрическое поле, в отличие от электростатического поля, совершает над зарядом работу.

Система уравнений Максвелла

Уравнения Максвелла — система дифференциальных уравнений, описывающих электромагнитное поле и его связь с электрическими зарядами и токами в вакууме и сплошных средах. Вместе с выражением для силы Лоренца образуют полную систему уравнений классической электродинамики.

46. Колебательный процесс и его основные характеристики. Гармонические колебания. Маятники.

Колебательный процесс и его основные характеристики

Колебательные движения (колебания) – это любые, повторяющиеся через некоторое время движения. Всякое колебание связано с нарушением равновесного состояния системы и выражается в отклонении ее характеристик от равновесных значений. Иными словами, колебанием называется процесс, при котором какая-либо величина, характеризующая этот процесс, последовательно изменяется то в одну, то в другую сторону около своего среднего значения.В зависимости от физической природы колебания могут быть механические, электромеханические, электромагнитные и др.

Механические колебания представляют собой распространяющиеся возмущения упругой среды. К ним относятся колебания маятника, поплавка на воде, изменения плотности и давления воздуха при прохождении звуковых волн и т. п.

К электромеханическим колебаниям, возникающим за счет преобразования электрических импульсов в механические, относятся колебания мембраны телефона, пьезоэлемента ультразвуковых преобразователей.

Электромагнитные колебания представляют собой распространяющиеся возмущения электромагнитного поля. К ним относятся колебания в электрических контурах, волноводах (радиоволны, свет, рентгеновские лучи).

Все колебательные движения, независимо от их природы, имеют общий признак: положение, к которому стремится колеблющееся тело в процессе колебаний. Это - положение устойчивого равновесия.В положении устойчивого равновесия тело может находиться долго, до тех пор, пока внешняя сила не выведет его из равновесия.

Гармонические колебания

Это периодическое колебание, при котором координата, скорость, ускорение, характеризующие движение, изменяются по закону синуса или косинуса. Уравнение гармонического колебания устанавливает зависимость координаты тела от времени

Маятники

Математическим маятником называют тело небольших размеров, подвешенное на тонкой нерастяжимой нити, масса которой пренебрежимо мала по сравнению с массой тела. В положении равновесия, когда маятник висит по отвесу, сила тяжести   уравновешивается силой натяжения нити . При отклонении маятника из положения равновесия на некоторый угол φ появляется касательная составляющая силы тяжести F_τ = –mg sin φ. Знак «минус» в этой формуле означает, что касательная составляющая направлена в сторону, противоположную отклонению маятника.

Любое тело, насаженное на горизонтальную ось вращения, способно совершать в поле тяготения свободные колебания и, следовательно, также является маятником. Такой маятник принято называть физическим. Он отличается от математического только распределением масс. В положении устойчивого равновесия центр масс C физического маятника находится ниже оси вращения О на вертикали, проходящей через ось. При отклонении маятника на угол φ возникает момент силы тяжести, стремящийся возвратить маятник в положение равновесия: 

M = –(mg sin φ) d.

Здесь d – расстояние между осью вращения и центром масс C.

Знак «минус» в этой формуле означает, что момент сил стремится повернуть маятник в направлении, противоположном его отклонению из положения равновесия. Как и в случае математического маятника, возвращающий момент M пропорционален sin φ. Это означает, что только при малых углах φ, когда sin φ ≈ φ, физический маятник способен совершать свободные гармонические колебания/

47. Механические колебания и их виды колебаний (свободные, затухающие, вынужденные).

Механические колебания

Различают следующие виды механических колебаний:

–свободные или собственные колебания - происходящие без переменного внешнего воздействия и поступления энергии извне;

–периодические - при которых значения обобщенной координаты и ее производных циклически повторяются (если это условие не выполняется, то колебания апериодические);

–вынужденные - вызываемые и поддерживаемые переменной во времени внешней силой;

–параметрические - вызываемые изменением во времени динамических параметров системы ( жесткости, массы или момента инерции, демпфирования и др.);

–автоколебания - стационарные колебания возбуждаемые и поддерживаемые за счет энергии поступающей от источника неколебательного характера, в которой поступление энергии регулируется движением самой системы;

– Затухающие колебания — это колебания, амплитуда которых уменьшается с течением времени под действием внешних сил.