Конспект лекций_ФИЗИКА_2сем (1175198), страница 2
Текст из файла (страница 2)
1092.2.15. Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле ..................... 110ЛЕКЦИЯ 14 ................................................................................................................................ 1142.2.16. Опыты Фарадея. Индукционный ток. Правило Ленца ...................................... 1142.2.17. Величина ЭДС индукции ......................................................................................
1152.2.18. Природа ЭДС индукции........................................................................................ 118ЛЕКЦИЯ 15 ................................................................................................................................ 1202.2.19. Циркуляция вектора напряженности вихревого электрического поля ............ 1202.2.20. Явление самоиндукции ......................................................................................... 1212.2.21. Влияние самоиндукции на ток при замыкании и размыкании цепи,содержащей индуктивность .............................................................................................
123ЛЕКЦИЯ 16 ................................................................................................................................ 1262.2.22. Взаимная индукция ............................................................................................... 1262.2.23. Индуктивность трансформатора .......................................................................... 1272.2.24. Энергия магнитного поля ..................................................................................... 1282.2.25.
Магнитное поле в веществе .................................................................................. 130ЛЕКЦИЯ 17 ................................................................................................................................ 1332.2.26. Диамагнетики и парамагнетики в магнитном поле............................................ 1332.2.27. Ферромагнетики .................................................................................................... 1342.2.28. Закон полного тока ................................................................................................
138ЛЕКЦИЯ 18 ................................................................................................................................ 1392.2.29. Ток смещения ......................................................................................................... 1392.2.30. Единая теория электрических и магнитных явлений. Система уравненийМаксвелла ........................................................................................................................... 141ЛЕКЦИЯ 19 ................................................................................................................................
1452.3. Колебания и волны ......................................................................................................... 1452.3.1. Виды и признаки колебаний ................................................................................... 1452.3.2. Параметры гармонических колебаний .................................................................. 1472.3.3. Графики смещения скорости и ускорения ............................................................ 1492.3.4.
Основное уравнение динамики гармонических колебаний ................................ 150ЛЕКЦИЯ 20 ................................................................................................................................ 1522.3.5. Энергия гармонических колебаний ....................................................................... 1522.3.6. Математический и пружинный маятник ...............................................................
1552.3.7. Гармонический осциллятор .................................................................................... 1562.3.8. Сложение гармонических колебаний одного направления и одинаковойчастоты. Биения ................................................................................................................. 1573ЛЕКЦИЯ 21 ................................................................................................................................
1622.3.9. Сложение взаимно перпендикулярных колебаний .............................................. 1622.3.10. Фигуры Лиссажу.................................................................................................... 1632.3.11. Свободные затухающие механические колебания............................................. 1652.3.12. Коэффициент затухания и логарифмический декремент затухания ................ 167ЛЕКЦИЯ 22 ................................................................................................................................ 1692.3.13. Вынужденные механические колебания .............................................................
1692.3.14. Свободные колебания в электрическом контуре без активного сопротивления............................................................................................................................................. 1722.3.15. Свободные затухающие электрические колебания ............................................ 174ЛЕКЦИЯ 23 ................................................................................................................................ 1782.3.16. Вынужденные электрические колебания ............................................................ 1782.3.17.
Мощность, выделяемая в цепи переменного тока ............................................. 1812.3.18. Распространение волн в упругой среде ............................................................... 182ЛЕКЦИЯ 24 ................................................................................................................................
1852.3.19. Уравнения плоской и сферической волн............................................................. 1852.3.20. Фазовая скорость ................................................................................................... 1872.3.21. Принцип суперпозиции. Групповая скорость .................................................... 1872.3.22. Стоячие волны ....................................................................................................... 191ЛЕКЦИЯ 25 ................................................................................................................................ 1942.3.23.
Волновое уравнение .............................................................................................. 1942.3.24. Дифференциальное уравнение электромагнитных волн ................................... 1952.3.25. Энергия и импульс электромагнитного поля. Плотность потока энергии.Вектор Умова-Пойтинга ................................................................................................... 1974ЛЕКЦИЯ 12.
Электричество и магнетизм2.1. Электростатика2.1.1. Электрический заряд. Закон сохранения зарядаЭлектростатика – раздел, изучающий статические (неподвижные) заряды и связанныес ними электрические поля.Перемещение зарядов либо отсутствует, либо происходит так медленно, чтовозникающие при движении зарядов магнитные поля ничтожны. Сила взаимодействиямежду зарядами определяется только их взаимным расположением. Следовательно,энергия электростатического взаимодействия – потенциальная энергия.Несмотря на обилие различных веществ в природе, существуют только два видаэлектрических зарядов: заряды подобные тем, которые возникают на стекле, потертом ошелк, и заряды, подобные тем, которые появляются на янтаре, потертом о мех.
Первыебыли названы положительными, вторые отрицательными зарядами. Назвал их такБенджамин Франклин в 1746 г.В целом заряд атома любого вещества равен нулю, так как положительный заряд ядраатома компенсируется противоположным зарядом электронных оболочек атома. Оченьсильное взаимодействие между зарядами практически исключает самопроизвольноепоявление заряженных макроскопических тел. Так, сила кулоновского притяжения междуэлектроном и протоном в атоме водорода в 1039 раз больше их гравитационноговзаимодействия.Известно, что одноименные заряды отталкиваются, разноименные – притягиваются.Далее, если поднести заряженное тело (с любым зарядом) к легкому – незаряженному, томежду ними будет притяжение – явление электризации легкого тела через влияние.
Наближайшем к заряженному телу конце появляются заряды противоположного знака(индуцированные заряды) это явление называется электростатической индукцией.Опыт показывает, что возникновение заряда на любом теле сопровождаетсяпоявлением заряда такой же величины, но противоположного знака на другом теле.Например, при трении стеклянной палочки о шелк заряжаются оба тела: палочкаотрицательно, шелк положительно.Таким образом, всякий процесс заряжения есть процесс разделения зарядов. Суммазарядов не изменяется, заряды только перераспределяются. Отсюда следует законсохранения заряда – один из фундаментальных законов природы, сформулированный в1747 г. Б.
Франклином и подтвержденный в 1843 г. М. Фарадеем: алгебраическая суммазарядов, возникающих при любом электрическом процессе на всех телах,участвующих в процессе всегда равна нулю. Или короче: суммарный электрическийзаряд замкнутой системы не изменяется.Электрические заряды не существуют сами по себе, а являются внутреннимисвойствами элементарных частиц – электронов, протонов и др.5Опытным путем в 1914 г. американский физик Р.
Милликен показал чтоэлектрический заряд дискретен. Заряд любого тела составляет целое кратное отэлементарного электрического заряда.,где n – целое число.Электрон и протон являются соответственно носителями элементарных отрицательногои положительного зарядов.Например, наша Земля имеет отрицательный зарядКл , это установлено поизмерению напряженности электростатического поля в атмосфере Земли.2.1.2.
Взаимодействие электрических зарядов в вакууме. Закон КулонаБольшой вклад в исследование явлений электростатики внес знаменитый французскийученый Ш. Кулон. В 1785 г. он экспериментально установил закон взаимодействиянеподвижных точечных электрических зарядов.Точечным зарядом (q) называется заряженное тело, размеры которогопренебрежительно малы по сравнению с расстоянием до других заряженных тел, скоторымоновзаимодействует.В результате опытов Кулон установил, что сила взаимодействия точечных зарядов ввакууме пропорциональна величине зарядов и обратно пропорциональна квадратурасстояния между ними.(2.1.1),где k0 – коэффициент пропорциональности, зависящий от системы единиц.В векторной форме закон Кулона выглядит так:(2.1.2),где– сила, действующая на заряд q1,– сила, действующая на заряд q2,–единичный вектор, направленный от положительного заряда к отрицательному.Принципиальное отличие кулоновских сил от гравитационных,последние всегда являются силами притяжения.является то, чтоВ электростатике взаимодействие зарядов подчиняется третьему закону Ньютона:силы взаимодействия между зарядами равны по величине и направлены противоположнодруг другу вдоль прямой, связывающей эти заряды (рис.
2.1.1).6Рис.2.1.1. Силы взаимодействия между зарядамиЕсли заряды не точечные, то закон Кулона нужно интегрировать по объему.Вся совокупность фактов говорит, что закон Кулона справедлив приВнутри ядра действуют уже другие законы, не кулоновские силы.В системе СГС единица заряда выводится именно из закона Кулона: 1 ед. СГС – такойзаряд, который действует на равный ему по величине другой заряд на расстоянии 1 см ссилой в 1 дн (дину). Здесь k0 = 1, т.е.В системе СИ единица зарядапоэтому здесь:,где ε0 – электрическая постоянная; 4π здесь выражают сферическую симметрию законаКулона.Электрическая постоянная относится к числу фундаментальных физических констант иравнаЭлементарный заряд в СИ:.Отсюда следует, чтоПоскольку элементарный заряд мал, мы как бы не замечаем его дискретности (заряду 1мкКл соответствует ~ 1013 электронов).2.1.3.
Электростатическое поле. Напряженность электростатического поляПочему заряды взаимодействуют? Над этим вопросом ученые работали долгое время,имела место борьба двух теорий: теория дальнодействия – Ньютон, Ампер и теория7близкодействия – Фарадей, Максвелл и т.д. Для электростатического поля справедливыобе эти теории.Для понимания происхождения и передачи сил, действующих между зарядами,необходимо допустить наличие между зарядами какого-либо физического агента,обуславливающего это взаимодействие. Этим агентом является электрическое поле.Вокруг заряда всегда есть электрическое поле, основное свойство которогозаключается в том, что на всякий другой заряд, помещенный в это поле, действует сила.Электрические и магнитные поля – частный случай более общего –электромагнитного поля (ЭМП).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
