физика (Теория сделанная ПО УЧЕБНИКУ в ворде !!!!)

Физика

1. Основные математические определения

2. Дивергенция (расходимость) вектора поля

Дивергенция показывает удельную мощность источника в точке P. где – поток вектора а через поверхность, ограничивающую объем V. В декартовой ск

4. Ротор (вихрь) вектора

Используя теорему Стокса, согласно которой для векторного поля (1) Где S – площадь поверхности, опирающейся на замкнутый контур L; ; dS – площадь элементарной поверхности; – единичная нормаль к поверхности S в точке выделения ее элемента. Векторная величина называется вихрем или ротором вектора .

В декартовой прямоугольной системе координат

Стягивая замкнутый контур L к некоторой точке М пространства, из (1) можно определить ротор вектора в этой точке, не зависящий от выбора системы координат . (Для электростатического поля поля циркуляция вектора по любому замкнутому контуру=0)

2. Основные экспериментальные законы и факты

1. Заряженные частицы, входящие в состав атомов вещества.

Электрические заряды элементарных частиц, входящих в состав атомов. К таким частицам относятся частицы атомного ядра – нейтроны (q=0) и протоны (q=+e), так же электроны (q= -e), движущихся в атоме вокруг ядра

2. Закон Кулона

Закон – сила, с которой взаимодействуют в вакууме два неподвижных точечных заряда, прямо пропорциональна произведению зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Сила взаимодействия направлена вдоль линии, соединяющей заряды. Закон Кулона в векторной форме имеет вид . Коэффициент пропорциональности k в законе Кулона зависит от выбора единиц зарядов. В СИ коэффициент k выражается через электрическую постоянную Ф\М (фарад), причем (Доп. понятие об электрическом поле. В теории поля считается что первое тело создает в окружающем пространстве электрическое поле, которое действует на второе заряженное поле и наоборот)

3. Закон Био-Савара-Лапласа (БСЛ) =)

Ж. Био и Ф. Савар экспериментально установи, что направление индукции магнитного поля элемента тока в точке пространства М перпендикулярно плоскости, в которой располагаются векторы (определяет длину элемента dl линии L и его расположение в пространстве. По направлению тока) и (вектор до точки), а значение индукции dB зависит от угла а, определяющего направление от элемента на точку М т уменьшается с увеличением расстояния . (Лаплас все это дело обобщил формулой) Закон Био-Савара-Лапласа . к – коэф. пропор. в СИ для вакуума . З БСЛ для индукции магнитного поля элемента тока в вакууме А для расчета модуля индукции магнитного поля где а – угол между векторами

З БЛС можно обобщить и на случай проводника с током конечного сечения с известной плотностью тока в каждой точке проводника. Такой проводник можно представить совокупностью бесконечно тонких нитей тока, которые можно считать линейными проводниками . Индукцию магнитного поля, создаваемого всем проводником с током конечного сечения, можно определить, перебирая все элементы нитей и суммируя индукции их магнитных полей

4. Сила Лоренца, сила Ампера

Сила Лоренца

Рассмотрим частицу, обладающую зарядом q и движущуюся со скоростью в пространстве, в котором имеется электрическое поле с напряженностью и магнитной индукцией . На частицу действует сила Лоренца которая называется обобщенной силой Лоренца. Первое слагаемое является ее электрической составляющей, второе – магнитной составляющей или просто силой Лоренца.

Сила ампера

Исследуя экспериментально силовое воздействие магнитного поля на проводник с током Ампер установил, что сила действующая на элемент линейного проводника с током со стороны магнитного поля с индукцией , определяется следующей формулой . Из этого закона следует, что сила направлена перпендикулярно плоскости, в которой располагаются векторы и . . a – угол между направлением прямого проводника и магнитного поля.

Ампер – это сила такого неизменяющегося тока, при прохождении которого по двум параллельным прямым проводникам бесконечной длины и ничтожно малого сечения, находящимся в вакууме на расстоянии 1 м друг от друга, наблюдается сила магнитного взаимодействия между этими проводниками, равная Н на каждый метр длины

5. Закон кулона для полной цепи

Для однородного участка цепи(при отсутствии ЭДС)

=Ом*м

Для неоднородного участка цепи

Формулировка закона Ома для полной цепи - сила тока прямо пропорциональна сумме ЭДС цепи, и обратно пропорциональна сумме сопротивлений источника и цепи , где  – ЭДС, R- сопротивление цепи, r – внутреннее сопротивление источника. Если электрическая цепь замкнута

если r>>R при замыкании возникает ток короткого замыкания

6. Закон Джоуля-Ленца

Количество теплоты Q , выделяемое в проводнике за конечный промежуток времени t, определяется выражением (в интегральной форме для однородного участка цепи)

Закон Д-Л в дифференциальной форме, характеризующий выделение теплоты в конкретной точке проводника (однородный участок цепи)

Рассмотрим неоднородный участок цепи, т.е. участок, содержащий источник тока. . Если цепь замкнута получаем

Запишем уравнение Д-Л для неоднородного участка электрической цепи в дифференциальной форме. где – удельное электрическое сопротивление материала, из которого сделан проводник

7. Закон электромагнитной индукции Фарадея. Правило Ленца

Правило Ленца: возникающий в замкнутом контуре индукционный ток направлен так, чтобы своим магнитным полем противодействовать причине, вызывающей появление этого тока.

Соотношение (1)называется законом электромагнитной индукции Фарадея, согласно которому ЭДС электромагнитной индукции, возникающая в замкнутом контуре, числена равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока, пронизывающего поверхность, ограниченную этим контуром.

(доп. Закон электромагнитной индукции (1) для неподвижного проводящего контура можно представить в виде где интегрирование ведется по произвольной поверхности S, ограниченной неподвижным контуром L.

В том случае, когда контур L состоит из нескольких витков, каждый из которых пронизывается потоком вектора магнитной индукции, то суммарная ЭДС контура равна сумме ЭДС, возбуждаемых в каждом витке где – ЭДС, возбуждаемая в к-ом витке, N – число витков. При этом где – поток вектора через к-й виток контура. – полный магнитный поток (потокосцепление), охватываемый всем контуром L.

Если поток вектора через отдельные витки контура одинаковы по значению, то потокосцепление =NФ, где Ф – поток, охватываемый одним витком и получаем

3. Основные понятия и законы

1. Напряженность электрического поля

Возьмем пробный заряд – точечный, положительный и достаточно малый по значению, что бы он не влиял на распределение зарядов в теле. При наличии в пространстве электрического поля на пробный заряд будет действовать сила F характеризующая эл. поле в точке. Поэтому величину можно рассматривать как силовую хар. в точке называемую напряженностью эл. поля. (подставив закон Кулона в формулу выше, получаем )Описать электрическое поле – значит задать в каждой точке пространства напряженность этого поля. [E]=1 Вольт\Метр. (В произвольном эл. поле по формуле можно рассчитать силу, действующую на любой точечный заряд q) Если силовая характеристика поля не изменяется со временем, то такое поле называют электростатическим (неподвижные заряды). Электростатическое поле является частным случаем электрического поля . Вдоль силовой линии электростатического поля выполняется соотношение (так же и для трехмерного = )

2. Теорема Гаусса для напряженности электрического поля

Если на поверхность S вокруг некоторой точки М выделить элементарную поверхность dS с единичной нормалью , то элементарным потоком вектора через эту поверхность dS является скалярная величина – поток вектора напряженности. Если по всей поверхности . (При подсчете числа силовых линий, пронизывающих поверхность со знаком + будем считать линии, выходящие из поверхности, а со знаком – линии, входящие в поверхность)

Найдем поток через сферическую поверхность. Т. к. в любой точке сферической поверхности в этом случае совпадает с направлением , то и эта величина одинакова по всей поверхности сферы, поэтому . Последний интеграл по определению представляет собой площадь сферической поверхности радиусом r => . То, что поток вектора оказался одинаковым через сферическую поверхность любого радиуса, можно обосновать достаточно просто. Все эти поверхности пронизывает одинаковое число радиальных силовых линий, исходящих из точечного заряда.

Такое доказательство (и формула) справедлива для любой формы поверхности окружающий заряд. для поверхности не охватывающую заряд . По принципу суперпозиции можем получить Получаем