Osnove elektrodinamike. elektrostatika Zakoni klasične elektrodinamike odnose se na

elektrodinamika... Pravopisni rječnik-priručnik

Klasična teorija (nekvantna) ponašanja elektromagnetnog polja, koja vrši interakciju između električnih. naelektrisanja (elektromagnetna interakcija). Klasični zakoni makroskopski E. su formulirane u Maxwellovim jednadžbama, koje dozvoljavaju ... Fizička enciklopedija

- (od riječi elektricitet, a grčki dinamis moć). Dio fizike koji se bavi djelovanjem električnih struja. Rječnik stranih riječi uključenih u ruski jezik. Čudinov A.N., 1910. ELEKTRODINAMIKA od reči elektricitet i grč. dinamika, snaga... Rečnik stranih reči ruskog jezika

Moderna enciklopedija

Elektrodinamika- klasična, teorija nekvantnih elektromagnetnih procesa u kojoj glavnu ulogu imaju interakcije između nabijenih čestica u različitim medijima iu vakuumu. Nastanku elektrodinamike prethodili su radovi C. Coulomba, J. Biota, F. Savarta, ... ... Ilustrovani enciklopedijski rječnik

Klasična teorija elektromagnetnih procesa u različitim medijima iu vakuumu. Pokriva ogroman skup fenomena u kojima glavnu ulogu imaju interakcije između nabijenih čestica koje se odvijaju kroz elektromagnetno polje... Veliki enciklopedijski rječnik

ELEKTRODINAMIKA, u fizici, polje koje proučava interakciju između električnog i magnetskog polja i naelektrisanih tela. Ova disciplina je počela u 19. veku. sa svojim teorijskim radovima James MAXWELL, kasnije je postala dio... ... Naučno-tehnički enciklopedijski rečnik

ELEKTRODINAMIKA, elektrodinamika, mnogi drugi. ne, žensko (vidi elektricitet i dinamika) (fizički). Katedra za fiziku, proučavanje svojstava električne struje, elektriciteta u kretanju; ant. elektrostatika. Ušakovljev rečnik objašnjenja. D.N. Ushakov. 1935 1940 … Ushakov's Explantatory Dictionary

ELEKTRODINAMIKA, i, g. (specijalista.). Teorija elektromagnetnih procesa u različitim medijima iu vakuumu. Ozhegov rečnik objašnjenja. S.I. Ozhegov, N.Yu. Shvedova. 1949 1992 … Ozhegov's Explantatory Dictionary

Imenica, broj sinonima: 2 dinamika (18) fizika (55) ASIS rečnik sinonima. V.N. Trishin. 2013… Rečnik sinonima

elektrodinamika- - [A.S. Goldberg. Englesko-ruski energetski rječnik. 2006] Teme energetike u općoj EN elektrodinamici ... Vodič za tehnički prevodilac

Knjige

• Elektrodinamika, A. E. Ivanov. Ovaj udžbenik je samodovoljan: predstavlja predavanja koja je niz godina držao vanredni profesor u specijalizovanom obrazovno-naučnom centru MSTU. N. E. Bauman...
• Elektrodinamika, Sergej Anatoljevič Ivanov. ...

DEFINICIJA

Elektromagnetna polja i elektromagnetne interakcije proučava grana fizike tzv elektrodinamika.

Klasična elektrodinamika proučava i opisuje svojstva elektromagnetnih polja. Ispituje zakone po kojima elektromagnetna polja stupaju u interakciju s tijelima s električnim nabojem.

Osnovni pojmovi elektrodinamike

Osnova elektrodinamike stacionarnog medija su Maxwellove jednadžbe. Elektrodinamika radi sa osnovnim konceptima kao što su elektromagnetno polje, električni naboj, elektromagnetski potencijal, Poyntingov vektor.

Elektromagnetno polje je posebna vrsta materije koja se manifestuje kada jedno naelektrisano telo stupi u interakciju sa drugim. Često, kada se razmatra elektromagnetno polje, razlikuju se njegove komponente: električno polje i magnetsko polje. Električno polje stvara električni naboj ili naizmjenično magnetsko polje. Magnetno polje nastaje kada se naboj (nabijeno tijelo) kreće i u prisustvu električnog polja koje se mijenja u vremenu.

Elektromagnetski potencijal je fizička veličina koja određuje distribuciju elektromagnetnog polja u prostoru.

Elektrodinamika se deli na: elektrostatiku; magnetostatika; elektrodinamika kontinuuma; relativistička elektrodinamika.

Poyntingov vektor (Umov-Poyntingov vektor) je fizička veličina koja je vektor gustine fluksa energije elektromagnetnog polja. Veličina ovog vektora jednaka je energiji koja se prenosi u jedinici vremena kroz jediničnu površinu koja je okomita na smjer širenja elektromagnetne energije.

Elektrodinamika čini osnovu za proučavanje i razvoj optike (kao grane nauke) i fizike radio talasa. Ova grana nauke je osnova za radiotehniku ​​i elektrotehniku.

Klasična elektrodinamika, kada opisuje svojstva elektromagnetnih polja i principe njihove interakcije, koristi Maxwellov sistem jednadžbi (u integralnom ili diferencijalnom obliku), dopunjujući ga sistemom materijalnih jednadžbi, graničnih i početnih uslova.

Maksvelove strukturne jednačine

Maxwellov sistem jednačina ima isto značenje u elektrodinamici kao i Newtonovi zakoni u klasičnoj mehanici. Maxwellove jednadžbe su dobijene kao rezultat generalizacije brojnih eksperimentalnih podataka. Razlikuju se Maksvelove strukturne jednačine, koje ih zapisuju u integralnom ili diferencijalnom obliku, i materijalne jednačine koje povezuju vektore sa parametrima koji karakterišu električna i magnetska svojstva materije.

Maksvelove strukturne jednačine u integralnom obliku (u SI sistemu):

gdje je vektor jačine magnetnog polja; je vektor gustine električne struje; - vektor električnog pomaka. Jednačina (1) odražava zakon stvaranja magnetnih polja. Magnetno polje nastaje kada se naboj kreće (električna struja) ili kada se električno polje promijeni. Ova jednadžba je generalizacija Biot-Savart-Laplaceovog zakona. Jednačina (1) se naziva teorema cirkulacije magnetnog polja.

gdje je vektor indukcije magnetskog polja; - vektor jačine električnog polja; L je zatvorena petlja kroz koju kruži vektor jakosti električnog polja. Drugi naziv za jednačinu (2) je zakon elektromagnetne indukcije. Izraz (2) znači da se vrtložno električno polje stvara zbog naizmjeničnog magnetnog polja.

gdje je električni naboj; - gustina naelektrisanja. Jednačina (3) se zove Ostrogradsky-Gaussova teorema. Električni naboji su izvori električnog polja; postoje slobodni električni naboji.

Jednačina (4) pokazuje da je magnetsko polje vrtložno. Magnetna naelektrisanja ne postoje u prirodi.

Maxwellove strukturne jednadžbe u diferencijalnom obliku (SI sistem):

gdje je vektor jakosti električnog polja; - vektor magnetne indukcije.

gdje je vektor jačine magnetnog polja; - vektor dielektričnog pomaka; - vektor gustine struje.

gdje je gustina raspodjele električnog naboja.

Maxwellove strukturne jednadžbe u diferencijalnom obliku određuju elektromagnetno polje u bilo kojoj tački u prostoru. Ako su naboji i struje kontinuirano raspoređeni u prostoru, tada su integralni i diferencijalni oblici Maxwellovih jednačina ekvivalentni. Međutim, ako postoje diskontinuitetne površine, onda je integralni oblik pisanja Maksvelovih jednačina opštiji.

Da bi se postigla matematička ekvivalencija integralnih i diferencijalnih oblika Maksvelovih jednačina, diferencijalna notacija je dopunjena graničnim uslovima.

Iz Maxwellovih jednadžbi proizilazi da naizmjenično magnetsko polje stvara naizmjenično električno polje i obrnuto, odnosno ta polja su neodvojiva i čine jedno elektromagnetno polje. Izvori električnog polja mogu biti ili električni naboji ili vremenski promjenjivo magnetsko polje. Magnetna polja se pobuđuju pokretnim električnim nabojima (strujama) ili naizmjeničnim električnim poljima. Maxwellove jednadžbe nisu simetrične u odnosu na električna i magnetska polja. To se događa zato što električni naboji postoje, ali magnetni ne.

Jednačine materijala

Maksvelov sistem strukturnih jednačina dopunjen je jednačinama materijala koje odražavaju odnos vektora sa parametrima koji karakterišu električna i magnetna svojstva materije.

gdje je relativna dielektrična konstanta, je relativna magnetna permeabilnost, je specifična električna provodljivost, je električna konstanta, je magnetna konstanta. Medij se u ovom slučaju smatra izotropnim, ne-feromagnetnim, ne-feroelektričnim.

Primjeri rješavanja problema

PRIMJER 1

OSNOVE ELEKTRODINAMIJE. ELEKTROSTATIKA

OSNOVE ELEKTRODINAMIJE

Elektrodinamika- nauka o svojstvima elektromagnetnog polja.

Elektromagnetno polje- određena kretanjem i interakcijom naelektrisanih čestica.

Manifestacija električnog/magnetnog polja- ovo je djelovanje električnih/magnetnih sila:
1) sile trenja i elastične sile u makrokosmosu;
2) djelovanje električnih/magnetnih sila u mikrokosmosu (struktura atoma, spajanje atoma u molekule,
transformacija elementarnih čestica)

Otkriće električnog/magnetnog polja- J. Maxwell.

ELEKTROSTATIKA

Grana elektrodinamike proučava električno nabijena tijela u mirovanju.

Elementarne čestice možda ima email naboj, onda se nazivaju naelektrisani;
- međusobno djeluju silama koje zavise od udaljenosti između čestica,
ali višestruko premašuju sile međusobne gravitacije (ova interakcija se zove
elektromagnetni).

Email naplatiti- fizički vrijednost određuje intenzitet električnih/magnetnih interakcija.
Postoje 2 znaka električnog naboja: pozitivan i negativan.
Čestice sličnog naboja se odbijaju, a čestice različitog naboja privlače.
Proton ima pozitivan naboj, elektron ima negativan naboj, a neutron je električno neutralan.

Elementarno punjenje- minimalna naknada koja se ne može podijeliti.
Kako možemo objasniti prisustvo elektromagnetnih sila u prirodi?
- Sva tijela sadrže nabijene čestice.
U normalnom stanju organizma, el. neutralna (pošto je atom neutralna) i električna/magnetna. moći se ne manifestuju.

Tijelo je napunjeno, ako ima višak naboja bilo kojeg predznaka:
negativno nabijen - ako postoji višak elektrona;
pozitivno naelektrisan - ako postoji nedostatak elektrona.

Elektrifikacija tijela- ovo je jedan od načina dobivanja nabijenih tijela, na primjer, kontaktom).
U ovom slučaju oba tijela su nabijena, a naelektrisanja su suprotna po predznaku, ali jednaka po veličini.

Zakon održanja električnog naboja.

U zatvorenom sistemu, algebarski zbir naelektrisanja svih čestica ostaje nepromenjen.
(... ali ne i broj nabijenih čestica, jer postoje transformacije elementarnih čestica).

Zatvoreni sistem

Sistem čestica u koji nabijene čestice ne ulaze izvana i ne izlaze.

Coulombov zakon

Osnovni zakon elektrostatike.

Sila interakcije između dva tačkasta stacionarno naelektrisana tela u vakuumu je direktno proporcionalna
proizvod modula punjenja i obrnuto je proporcionalan kvadratu udaljenosti između njih.

Kada tijela se smatraju tačkastim tijelima? - ako je razmak između njih višestruko veći od veličine tijela.
Ako dva tijela imaju električni naboj, onda oni međusobno djeluju prema Coulombovom zakonu.

Jedinica električnog naboja
1 C je naelektrisanje koje prolazi kroz poprečni presjek vodiča za 1 sekundu pri struji od 1 A.
1 C je veoma veliko punjenje.
Elementarni naboj:

ELEKTRIČNO POLJE

Postoji električni naboj, materijalno.
Glavno svojstvo električnog polja: djelovanje sile na električni naboj uveden u njega.

Elektrostatičko polje- polje stacionarnog električnog naboja se ne mijenja s vremenom.

Jačina električnog polja.- kvantitativne karakteristike el. polja.
je omjer sile kojom polje djeluje na uvedeni tačkasti naboj prema veličini ovog naboja.
- ne zavisi od veličine unesenog naboja, već karakteriše električno polje!

Smjer vektora napetosti
poklapa se sa smjerom vektora sile koji djeluje na pozitivno naelektrisanje, a suprotno smjeru sile koja djeluje na negativno naelektrisanje.

Jačina polja tačkastog naboja:

gdje je q0 naboj koji stvara električno polje.
U bilo kojoj tački polja, intenzitet je uvijek usmjeren duž prave linije koja povezuje ovu tačku i q0.

ELEKTRIČNI KAPACITET

Karakterizira sposobnost dva provodnika da akumuliraju električni naboj.
- ne zavisi od q i U.
- zavisi od geometrijskih dimenzija provodnika, njihovog oblika, relativnog položaja, električnih svojstava sredine između provodnika.

SI jedinice: (F - farad)

CAPACITORS

Električni uređaj koji pohranjuje punjenje
(dva provodnika odvojena dielektričnim slojem).

Gdje je d mnogo manji od dimenzija provodnika.

Oznaka na električnim dijagramima:

Cijelo električno polje koncentrisano je unutar kondenzatora.
Naboj kondenzatora je apsolutna vrijednost naboja na jednoj od ploča kondenzatora.

Vrste kondenzatora:
1. po vrsti dielektrika: vazdušni, liskun, keramički, elektrolitički
2. prema obliku ploča: ravni, sferni.
3. po kapacitetu: konstantan, varijabilan (podesiv).

Električni kapacitet ravnog kondenzatora

gdje je S površina ploče (oplate) kondenzatora
d - razmak između ploča
eo - električna konstanta
e - dielektrična konstanta dielektrika

Uključujući kondenzatore u električni krug

paralelno

sekvencijalno

Tada je ukupni električni kapacitet (C):

kada je povezan paralelno

.

kada su spojeni u seriju

DC AC VEZE

Struja- uređeno kretanje nabijenih čestica (slobodnih elektrona ili jona).
U ovom slučaju električna energija se prenosi kroz poprečni presjek vodiča. naboj (tokom termičkog kretanja naelektrisanih čestica, ukupni preneseni električni naboj = 0, pošto su pozitivni i negativni naboji kompenzirani).

Smjer e-pošte struja- konvencionalno je prihvaćeno smatrati smjer kretanja pozitivno nabijenih čestica (od + do -).

E-mail radnje struja (u provodniku):

toplotni efekat struje- zagrijavanje provodnika (osim superprovodnika);

hemijski efekat struje - pojavljuje se samo u elektrolitima. Supstance koje čine elektrolit oslobađaju se na elektrodama;

magnetni efekat struje(glavni) - uočeno u svim provodnicima (otklon magnetne igle u blizini provodnika sa strujom i efekat sile struje na susedne provodnike kroz magnetno polje).

OHMOV ZAKON ZA KRUG

gdje je , R otpor dijela strujnog kola. (sam provodnik se također može smatrati dijelom kola).

Svaki provodnik ima svoju specifičnu strujno-naponsku karakteristiku.

RESISTANCE

Osnovne električne karakteristike provodnika.
- prema Ohmovom zakonu, ova vrijednost je konstantna za dati provodnik.

1 Ohm je otpor vodiča s razlikom potencijala na krajevima
na 1 V i jačina struje u njemu je 1 A.

Otpor ovisi samo o svojstvima vodiča:

gdje je S površina poprečnog presjeka vodiča, l je dužina vodiča,
ro - otpornost koja karakteriše svojstva provodničke supstance.

ELEKTRIČNI KRUGOVI

Sastoje se od izvora, potrošača električne struje, žica i prekidača.

SERIJSKI SPOJ PROVODNIKA

I - jačina struje u kolu
U - napon na krajevima kruga

PARALELNO SPAJANJE PROVODNIKA

I - jačina struje u nerazgranatom dijelu kola
U - napon na krajevima kruga
R - ukupni otpor dijela kruga

Zapamtite kako su mjerni instrumenti povezani:

Ampermetar - povezan serijski sa vodičem u kojem se mjeri struja.

Voltmetar - spojen paralelno na vodič na kojem se mjeri napon.

DC OPERATION

Trenutni rad- ovo je rad električnog polja za prijenos električnih naboja duž provodnika;

Rad koji vrši struja na dijelu strujnog kola jednak je proizvodu struje, napona i vremena tokom kojeg je rad obavljen.

Koristeći formulu Ohmovog zakona za dio kola, možete napisati nekoliko verzija formule za izračunavanje rada struje:

Prema zakonu održanja energije:

Rad je jednak promjeni energije dijela strujnog kola, pa je energija koju oslobađa provodnik jednaka radu struje.

U SI sistemu:

JOULE-LENCOV ZAKON

Kada struja prolazi kroz provodnik, provodnik se zagreva i dolazi do razmene toplote sa okolinom, tj. provodnik odaje toplotu tijelima koja ga okružuju.

Količina topline koju oslobađa provodnik koji nosi struju u okolinu jednaka je umnošku kvadrata jačine struje, otpora provodnika i vremena prolaska struje kroz provodnik.

Prema zakonu održanja energije, količina toplote koju oslobađa provodnik numerički je jednaka radu struje koja teče kroz provodnik za isto vreme.

U SI sistemu:

[Q] = 1 J

DC POWER

Odnos rada struje tokom vremena t prema ovom vremenskom intervalu.

U SI sistemu:

Fenomen supravodljivosti

Otkriće supravodljivosti na niskim temperaturama:
1911 - Holandski naučnik Kamerling - Onnes
uočeno na ultra niskim temperaturama (ispod 25 K) u mnogim metalima i legurama;
Na takvim temperaturama, otpornost ovih supstanci postaje potpuno mala.

Godine 1957. dato je teorijsko objašnjenje fenomena supravodljivosti:
Kuper (SAD), Bogoljubov (SSSR)

1957 Collinsov eksperiment: struja u zatvorenom kolu bez izvora struje nije prestala 2,5 godine.

Godine 1986. otkrivena je visokotemperaturna supravodljivost (na 100 K) (za metal-keramiku).

Poteškoće u postizanju supravodljivosti:
- potreba za snažnim hlađenjem supstance

Područje primjene:
- dobijanje jakih magnetnih polja;
- snažni elektromagneti sa supravodljivim namotom u akceleratorima i generatorima.

Trenutno u energetskom sektoru postoji veliki problem
- veliki gubici električne energije tokom prenosa nju preko žice.

Moguće rješenje Problemi:
sa supravodljivošću, otpor provodnika je približno 0
a gubici energije su naglo smanjeni.

Supstanca sa najvišom temperaturom supravodljivosti
1988. godine u SAD-u, na temperaturi od –148°C, dobijen je fenomen supravodljivosti. Provodnik je bio mešavina talijuma, kalcijuma, barijuma i oksida bakra - Tl2Ca2Ba2Cu3Ox.

poluprovodnik -

Tvar čija otpornost može varirati u širokom rasponu i vrlo brzo opada s povećanjem temperature, što znači da se električna provodljivost (1/R) povećava.
- primećeno u silicijumu, germanijumu, selenu i nekim jedinjenjima.

Provodni mehanizam u poluprovodnicima

Poluvodički kristali imaju atomsku kristalnu rešetku gdje su vanjski elektroni vezani za susjedne atome kovalentnim vezama.
Na niskim temperaturama, čisti poluprovodnici nemaju slobodne elektrone i ponašaju se kao izolator.

ELEKTRIČNA STRUJA U VAKUUMU

Šta je vakuum?
- ovo je stepen razrjeđivanja plina pri kojem praktično nema sudara molekula;

Električna struja nije moguća jer mogući broj jonizovanih molekula ne može da obezbedi električnu provodljivost;
- moguće je stvoriti električnu struju u vakuumu ako koristite izvor nabijenih čestica;
- djelovanje izvora nabijenih čestica može se zasnivati ​​na fenomenu termoionske emisije.

Termionska emisija

- to je emisija elektrona čvrstih ili tečnih tijela kada se zagriju na temperature koje odgovaraju vidljivom sjaju vrućeg metala.
Zagrijana metalna elektroda neprekidno emituje elektrone, formirajući elektronski oblak oko sebe.
U ravnotežnom stanju, broj elektrona koji su napustili elektrodu jednak je broju elektrona koji su se vratili na nju (pošto elektroda postaje pozitivno nabijena kada se elektroni izgube).
Što je temperatura metala viša, to je veća gustina elektronskog oblaka.

Vakumska dioda

Električna struja u vakuumu je moguća u vakuumskim cijevima.
Vakumska cijev je uređaj koji koristi fenomen termoionske emisije.

Vakumska dioda je elektronska cijev s dvije elektrode (A - anoda i K - katoda).
Unutar staklene posude stvara se vrlo nizak pritisak

H - filament postavljen unutar katode da bi je zagrejao. Površina zagrijane katode emituje elektrone. Ako je anoda spojena na + izvora struje, a katoda spojena na -, tada strujni krug teče
konstantna termoelektrična struja. Vakum dioda ima jednosmjernu provodljivost.
One. struja u anodi je moguća ako je potencijal anode veći od potencijala katode. U ovom slučaju, elektroni iz elektronskog oblaka privlače se na anodu, stvarajući električnu struju u vakuumu.

Strujna naponska karakteristika vakuum diode.

Pri niskim anodnim naponima, svi elektroni koje emituje katoda ne dolaze do anode, a električna struja je mala. Pri visokim naponima struja dostiže zasićenje, tj. maksimalna vrijednost.
Vakumska dioda se koristi za ispravljanje naizmjenične struje.

Struja na ulazu diodnog ispravljača:

Izlazna struja ispravljača:

Elektronski snopovi

Ovo je tok brzoletećih elektrona u vakuumskim cijevima i uređajima za pražnjenje u plinu.

Svojstva elektronskih snopova:

Defleksije u električnim poljima;
- otklon u magnetnim poljima pod uticajem Lorentzove sile;
- kada se snop koji udara u supstancu uspori, pojavljuje se rendgensko zračenje;
- izaziva sjaj (luminiscenciju) nekih čvrstih materija i tečnosti (luminofora);
- zagrijte supstancu tako što ćete je kontaktirati.

katodna cijev (CRT)

Koriste se fenomeni termionske emisije i svojstva elektronskih snopova.

CRT se sastoji od elektronskog topa, horizontalnih i vertikalnih deflektora
elektrodne ploče i ekran.
U elektronskom pištolju, elektroni koje emituje zagrijana katoda prolaze kroz kontrolnu mrežnu elektrodu i ubrzavaju ih anode. Elektronski top fokusira snop elektrona u tačku i mijenja svjetlinu svjetla na ekranu. Skrenute horizontalne i vertikalne ploče omogućavaju vam da pomerite elektronski snop na ekranu na bilo koju tačku na ekranu. Ekran je presvučen fosforom koji počinje da sija kada je bombardovan elektronima.

Postoje dvije vrste cijevi:

1) sa elektrostatičkom kontrolom elektronskog snopa (otklon električnog snopa samo električnim poljem);
2) sa elektromagnetnim upravljanjem (dodati su magnetni otklon zavojnice).

Glavne primjene CRT-a:

Cijevi za slike u televizijskoj opremi;
Računalni zasloni;
elektronski osciloskopi u mernoj tehnici.

ELEKTRIČNA STRUJA U GASOVIMA

U normalnim uslovima, gas je dielektrik, tj. sastoji se od neutralnih atoma i molekula i ne sadrži slobodne nosioce električne struje.
Gas provodnik je jonizovani gas. Jonizovani gas ima elektron-jonsku provodljivost.

Zrak je dielektrik u električnim vodovima, zračnim kondenzatorima i kontaktnim prekidačima.

Vazduh je provodnik kada se pojavi munja, električna iskra ili kada se pojavi luk zavarivanja.

Jonizacija gasa

To je razlaganje neutralnih atoma ili molekula na pozitivne ione i elektrone uklanjanjem elektrona iz atoma. Ionizacija nastaje kada se plin zagrije ili izloži zračenju (UV, X-zrake, radioaktivno) i objašnjava se raspadom atoma i molekula tokom sudara pri velikim brzinama.

Ispuštanje gasa

Ovo je električna struja u jonizovanim gasovima.
Nosioci naboja su pozitivni joni i elektroni. Pražnjenje u plinu se opaža u cijevima (lampama) za pražnjenje u plinu kada su izložene električnom ili magnetskom polju.

Rekombinacija naelektrisanih čestica

- gas prestaje da bude provodnik ako prestane jonizacija, to nastaje kao rezultat rekombinacije (ponovnog spajanja suprotno naelektrisanih čestica).

Postoji samoodrživo i nesamoodrživo pražnjenje gasa.

Nesamoodrživo plinsko pražnjenje

Ako je djelovanje ionizatora zaustavljeno, prestaje i pražnjenje.

Kada pražnjenje dostigne zasićenje, grafikon postaje horizontalan. Ovdje je električna provodljivost plina uzrokovana samo djelovanjem ionizatora.

Samoodrživo plinsko pražnjenje

U ovom slučaju, plinsko pražnjenje se nastavlja i nakon prestanka rada vanjskog ionizatora zbog jona i elektrona koji nastaju udarnom ionizacijom (= jonizacija električnog udara); nastaje kada se razlika potencijala između elektroda povećava (nastaje lavina elektrona).
Nesamoodrživo plinsko pražnjenje može se transformirati u samoodrživo plinsko pražnjenje kada je Ua = Upaljenje.

Električni kvar plina

Proces prelaska nesamoodrživog gasnog pražnjenja u samoodrživo.

Dolazi do samoodrživog pražnjenja plina 4 vrste:

1. tinjanje - pri niskim pritiscima (do nekoliko mm Hg) - uočeno u gasno-svetlosnim cevima i gasnim laserima.
2. varnica - pri normalnom pritisku i velikoj jačini električnog polja (munja - jačina struje do stotine hiljada ampera).
3. korona - pri normalnom pritisku u neujednačenom električnom polju (na vrhu).
4. luk - velika gustina struje, nizak napon između elektroda (temperatura gasa u lučnom kanalu -5000-6000 stepeni Celzijusa); posmatrano u reflektorima i opremi za projekciju filma.

Ova pražnjenja se primećuju:

tinjajući - u fluorescentnim lampama;
iskra - u munji;
korona - u elektrofilterima, prilikom curenja energije;
luk - tokom zavarivanja, u živinim lampama.

Plazma

Ovo je četvrto stanje agregacije supstance sa visokim stepenom jonizacije usled sudara molekula velikom brzinom pri visokoj temperaturi; nalazi se u prirodi: jonosfera - slabo jonizovana plazma, Sunce - potpuno jonizovana plazma; umjetna plazma - u lampama s plinskim pražnjenjem.

Plazma može biti:

Niska temperatura - na temperaturama manjim od 100.000K;
visoka temperatura - na temperaturama iznad 100.000K.

Osnovna svojstva plazme:

Visoka električna provodljivost
- snažna interakcija sa vanjskim električnim i magnetskim poljima.

Na temperaturi

Bilo koja supstanca je u stanju plazme.

Zanimljivo je da je 99% materije u Univerzumu plazma

TEST PITANJA ZA TESTIRANJE

Coulombov zakon:

Gdje F – sila elektrostatičke interakcije između dva naelektrisana tela;

q 1 , q 2 – električna naelektrisanja tela;

ε – relativna dielektrična konstanta medija;

ε 0 =8,85·10 -12 F/m – električna konstanta;

r– rastojanje između dva naelektrisana tela.

Linearna gustina naelektrisanja:

gdje d q – elementarno punjenje po dijelu dužine d l.

Gustina površinskog naboja:

gdje d q – elementarno naelektrisanje na površini d s.

Zapreminska gustina punjenja:

gdje d q – elementarnog naboja, u zapremini d V.

Jačina električnog polja:

Gdje F – sila koja deluje na punjenje q.

Gaussova teorema:

Gdje E– jačina elektrostatičkog polja;

d S – vektor , čiji je modul jednak površini površine u koju se prodire, a smjer se poklapa sa smjerom normale na mjesto;

q– algebarski zbir zatvorenika unutar površine d S optužbe.

Teorema o cirkulaciji vektora napetosti:

Potencijal elektrostatičkog polja:

Gdje W p – potencijalna energija tačkastog naelektrisanja q.

Potencijal punjenja u tački:

Jačina polja tačkastog naboja:

.

Jačina polja koju stvara beskonačna ravna jednoliko nabijena linija ili beskonačno dug cilindar:

Gdje τ – linearna gustina naelektrisanja;

r– udaljenost od ose navoja ili cilindra do tačke u kojoj se određuje jačina polja.

Jačina polja koju stvara beskonačna uniformna nabijena ravan:

gdje je σ površinska gustina naboja.

Odnos između potencijala i napetosti u opštem slučaju:

E= – gradφ = .

Odnos između potencijala i intenziteta u slučaju uniformnog polja:

E= ,

Gdje d– udaljenost između tačaka s potencijalima φ 1 i φ 2.

Odnos između potencijala i intenziteta u slučaju polja sa centralnom ili aksijalnom simetrijom:

Rad sila polja za pomicanje naboja q iz tačke polja s potencijalom φ 1 do tačke sa potencijalom φ 2:

A=q(φ 1 – φ 2).

Električni kapacitet provodnika:

Gdje q– naboj provodnika;

φ je potencijal provodnika, pod uslovom da se na beskonačnosti potencijal provodnika uzme jednak nuli.

Kapacitet kondenzatora:

Gdje q– punjenje kondenzatora;

U– razlika potencijala između ploča kondenzatora.

Električni kapacitet ravnog kondenzatora:

gdje je ε dielektrična konstanta dielektrika koji se nalazi između ploča;

d– razmak između ploča;

S– ukupna površina ploča.

Električni kapacitet kondenzatorske banke:

b) sa paralelnom vezom:

Energija napunjenog kondenzatora:

,

Gdje q– punjenje kondenzatora;

U– razlika potencijala između ploča;

C– električni kapacitet kondenzatora.

DC napajanje:

gdje d q– naelektrisanje koje teče kroz poprečni presek provodnika tokom vremena d t.

Gustoća struje:

Gdje I– jačina struje u provodniku;

S– područje provodnika.

Ohmov zakon za dio kola koji ne sadrži EMF:

Gdje I– jačina struje u području;

U

R– otpor područja.

Ohmov zakon za dio kola koji sadrži emf:

Gdje I– jačina struje u području;

U– napon na krajevima sekcije;

R– ukupni otpor preseka;

ε – EMF izvora.

Ohmov zakon za zatvoreno (kompletno) kolo:

Gdje I– jačina struje u kolu;

R– vanjski otpor kola;

r– unutrašnji otpor izvora;

ε – EMF izvora.

Kirchhoffovi zakoni:

2. ,

gdje je algebarski zbir snaga struje koje konvergiraju u čvoru;

– algebarski zbir padova napona u kolu;

– algebarski zbir EMF u kolu.

Otpor provodnika:

Gdje R– otpor provodnika;

ρ – otpor provodnika;

l– dužina provodnika;

S

Provodljivost provodnika:

Gdje G– provodljivost provodnika;

γ – provodljivost provodnika;

l– dužina provodnika;

S– površina poprečnog presjeka provodnika.

Otpor sistema provodnika:

a) sa serijskom vezom:

a) u paralelnoj vezi:

Trenutni rad:

,

Gdje A– tekući rad;

U- voltaža;

I– jačina struje;

R- otpor;

t- vrijeme.

Trenutna snaga:

.

Joule–Lenzov zakon

Gdje Q– količina oslobođene toplote.

Ohmov zakon u diferencijalnom obliku:

j=γ E ,

Gdje j – gustina struje;

γ – specifična provodljivost;

E– jačina električnog polja.

Odnos između magnetne indukcije i jačine magnetnog polja:

B=μμ 0 H ,

Gdje B – vektor magnetne indukcije;

μ– magnetna permeabilnost;

H– jačina magnetnog polja.

Biot-Savart-Laplaceov zakon:

,

gdje d B – indukcija magnetnog polja koju stvara provodnik u određenoj tački;

μ – magnetna permeabilnost;

μ 0 =4π·10 -7 H/m – magnetska konstanta;

I– jačina struje u provodniku;

d l – provodni element;

r– radijus vektor izvučen iz elementa d l provodnika do tačke u kojoj je određena indukcija magnetskog polja.

Zakon ukupne struje za magnetno polje (teorema vektorske cirkulacije B):

,

Gdje n– broj provodnika sa strujama koje pokriva kolo L slobodnoj formi.

Magnetna indukcija u centru kružne struje:

Gdje R– radijus kružnog okreta.

Magnetna indukcija na osi kružne struje:

,

Gdje h– udaljenost od središta zavojnice do točke u kojoj je određena magnetna indukcija.

Magnetna indukcija strujnog polja naprijed:

Gdje r 0 – udaljenost od ose žice do tačke u kojoj se određuje magnetna indukcija.

Magnetna indukcija solenoidnog polja:

B=μμ 0 nI,

Gdje n– omjer broja zavoja solenoida i njegove dužine.

Amperska snaga:

d F =ja,

gdje d F – Amperska snaga;

I– jačina struje u provodniku;

d l – dužina provodnika;

B– indukcija magnetnog polja.

Lorentzova sila:

F=q E +q[v B ],

Gdje F – Lorentzova sila;

q– naboj čestica;

E– jačina električnog polja;

v– brzina čestica;

B– indukcija magnetnog polja.

Magnetski fluks:

a) u slučaju jednolikog magnetskog polja i ravne površine:

Φ=B n S,

Gdje Φ – magnetni fluks;

Bn– projekcija vektora magnetske indukcije na vektor normale;

S– područje konture;

b) u slučaju neujednačenog magnetnog polja i proizvoljne projekcije:

Spojnice za protok (puni protok) za toroid i solenoid:

Gdje Ψ – puni protok;

N – broj okreta;

Φ – magnetni tok koji prožima jedan okret.

Induktivnost petlje:

Induktivnost solenoida:

L=μμ 0 n 2 V,

Gdje L– induktivnost solenoida;

μ – magnetna permeabilnost;

μ 0 – magnetna konstanta;

n– odnos broja zavoja i njegove dužine;

V– zapremina solenoida.

Faradejev zakon elektromagnetne indukcije:

gdje je ε i– indukovana emf;

– promjena ukupnog protoka po jedinici vremena.

Rad na pomicanju zatvorene petlje u magnetskom polju:

A=IΔ Φ,

Gdje A– rad na pomeranju konture;

I– jačina struje u kolu;

Δ Φ – promjena magnetskog fluksa koji prolazi kroz kolo.

Samoindukovana emf:

Energija magnetnog polja:

Volumetrijska gustina energije magnetnog polja:

,

gdje je ω zapreminska gustina energije magnetskog polja;

B– indukcija magnetnog polja;

H– jačina magnetnog polja;

μ – magnetna permeabilnost;

μ 0 – magnetna konstanta.

3.2. Koncepti i definicije

? Navedite svojstva električnog naboja.

1. Postoje dvije vrste naelektrisanja - pozitivno i negativno.

2. Slični naboji odbijaju, a različiti privlače.

3. Naboji imaju svojstvo diskretnosti – svi su višekratnici najmanjeg elementa.

4. Naboj je nepromjenjiv, njegova vrijednost ne zavisi od referentnog sistema.

5. Naelektrisanje je aditivno - naelektrisanje sistema tela je jednako zbiru naelektrisanja svih tela sistema.

6. Ukupni električni naboj zatvorenog sistema je konstantna vrijednost

7. Stacionarno naelektrisanje je izvor električnog polja, a pokretno naelektrisanje je izvor magnetnog polja.

? Formulirajte Coulombov zakon.

Sila interakcije između dva stacionarna tačkasta naelektrisanja proporcionalna je proizvodu veličina naelektrisanja i obrnuto proporcionalna kvadratu udaljenosti između njih. Sila je usmjerena duž linije koja povezuje naboje.

? Šta je električno polje? Jačina električnog polja? Formulirati princip superpozicije jakosti električnog polja.

Električno polje je vrsta materije povezana s električnim nabojima i koja prenosi djelovanje jednog naboja na drugi. Napetost je karakteristika sile polja jednaka sili koja djeluje na jedinični pozitivni naboj postavljen u datu tačku polja. Princip superpozicije - jačina polja stvorena sistemom tačkastih naelektrisanja jednaka je vektorskom zbiru jačine polja svakog naelektrisanja.

? Kako se nazivaju linije sile elektrostatičkog polja? Navedite svojstva linija sile.

Prava čija se tangenta u svakoj tački poklapa sa smjerom vektora jačine polja naziva se linija sile. Svojstva linija sile - počinju na pozitivnim nabojima, završavaju na negativnim nabojima, ne prekidaju se i ne sijeku jedna drugu.

? Dajte definiciju električnog dipola. Dipolno polje.

Sistem od dva jednaka po veličini, suprotna po predznaku električna naboja, razmak između kojih je mali u poređenju sa rastojanjem do tačaka u kojima se primećuje dejstvo ovih naelektrisanja.Vektor intenziteta ima smer suprotan od vektora električnog moment dipola (koji je, pak, usmjeren od negativnog do pozitivnog naboja).

? Šta je potencijal elektrostatičkog polja? Formulirajte princip potencijalne superpozicije.

Skalarna veličina numerički jednaka omjeru potencijalne energije električnog naboja smještenog u datoj tački polja i veličine ovog naboja. Princip superpozicije - potencijal sistema tačkastih naelektrisanja u određenoj tački prostora jednak je algebarskom zbiru potencijala koje bi ova naelektrisanja stvarala odvojeno u istoj tački prostora.

? Kakav je odnos između napetosti i potencijala?

E=- (E je jačina polja u datoj tački polja, j je potencijal u ovoj tački.)

? Definirajte koncept „toka vektora jakosti električnog polja“. Navedite Gaussovu elektrostatičku teoremu.

Za proizvoljnu zatvorenu površinu, tok vektora napetosti E električno polje F E= . Gaussova teorema:

= (ovdje Qi– naboji prekriveni zatvorenom površinom). Vrijedi za zatvorene površine bilo kojeg oblika.

? Koje materije se nazivaju provodnici? Kako su naboji i elektrostatičko polje raspoređeni u provodniku? Šta je elektrostatička indukcija?

Provodniki su tvari u kojima se slobodni naboji mogu kretati na uredan način pod utjecajem električnog polja. Pod uticajem spoljašnjeg polja, naelektrisanja se preraspodele, stvarajući sopstveno polje, jednako po veličini spoljašnjem i usmereno suprotno. Dakle, rezultujući napon unutar provodnika je 0.

Elektrostatička indukcija je vrsta naelektrisanja u kojoj pod uticajem spoljašnjeg električnog polja dolazi do preraspodele naelektrisanja između delova datog tela.

? Koliki je električni kapacitet usamljenog provodnika ili kondenzatora? Kako odrediti kapacitet ravnog kondenzatora, grupe kondenzatora povezanih serijski ili paralelno? Jedinica mjerenja električnog kapaciteta.

Usamljeni vodič: gdje WITH-kapacitet, q- naboj, j - potencijal. Mjerna jedinica je farad [F]. (1 F je kapacitet provodnika čiji se potencijal povećava za 1 V kada se provodniku prenese naelektrisanje od 1 C).

Kapacitet paralelnog pločastog kondenzatora. Serijska veza: . Paralelna veza: C ukupno = C 1 +C 2 +…+S n

? Koje tvari se nazivaju dielektrici? Koje vrste dielektrika poznajete? Šta je polarizacija dielektrika?

Dielektrici su tvari u kojima, u normalnim uvjetima, nema slobodnih električnih naboja. Postoje polarni, nepolarni i feroelektrični dielektrici. Polarizacija je proces orijentacije dipola pod utjecajem vanjskog električnog polja.

? Šta je vektor električnog pomaka? Formulirajte Maxwellov postulat.

Vektor električnog pomaka D karakteriše elektrostatičko polje stvoreno slobodnim naelektrisanjem (tj. u vakuumu), ali sa takvom distribucijom u prostoru kao u prisustvu dielektrika. Maxwellov postulat: . Fizičko značenje - izražava zakon stvaranja električnih polja djelovanjem naelektrisanja u proizvoljnim medijima.

? Formulirajte i objasnite granične uslove za elektrostatičko polje.

Kada električno polje prođe kroz granicu između dva dielektrična medija, vektor intenziteta i pomak se naglo mijenjaju u veličini i smjeru. Odnosi koji karakterišu ove promene nazivaju se granični uslovi. Ima ih 4:

(3), (4)

? Kako se određuje energija elektrostatičkog polja? Gustina energije?

Energija W= ( E- jačina polja, e-dielektrična konstanta, e 0 -električna konstanta, V- zapremina polja), gustina energije

? Definirajte pojam "električne struje". Vrste struja. Karakteristike električne struje. Koji je uslov neophodan za njen nastanak i postojanje?

Struja je uređeno kretanje nabijenih čestica. Vrste - struja provodljivosti, uređeno kretanje slobodnih naelektrisanja u provodniku, konvekcija - nastaje kada se naelektrisano makroskopsko telo kreće u prostoru. Za nastanak i postojanje struje potrebno je imati nabijene čestice sposobne da se pravilno gibaju i prisustvo električnog polja čija bi se energija, nadopunjavajući, trošila na ovo uređeno kretanje.

? Navedite i objasnite jednačinu kontinuiteta. Formulirajte uslov da struja bude stacionarna u integralnom i diferencijalnom obliku.

Jednačina kontinuiteta. Izražava zakon održanja naelektrisanja u diferencijalnom obliku. Uslov za stacionarnost (konstantnost) struje u integralnom obliku: i diferencijal - .

? Napišite Ohmov zakon u integralnom i diferencijalnom obliku.

Integralni oblik – ( I- struja, U- voltaža, R-otpor). Diferencijalni oblik - ( j - gustina struje, g - električna provodljivost, E - jačina polja u provodniku).

? Šta su spoljne sile? EMF?

Vanjske sile razdvajaju naboje na pozitivne i negativne. EMF je omjer rada kretanja naelektrisanja duž cijelog zatvorenog kruga i njegove vrijednosti

? Kako se određuje rad i strujna snaga?

Prilikom pomicanja punjenja q kroz električni krug na čijim krajevima se primjenjuje napon U, rad vrši električno polje, strujna snaga (t-vrijeme)

? Formulirajte Kirchhoffova pravila za razgranate lance. Koji zakoni očuvanja su uključeni u Kirchhoffova pravila? Koliko nezavisnih jednačina se mora konstruisati na osnovu Kirchhoffovog prvog i drugog zakona?

1. Algebarski zbir struja koje konvergiraju u čvoru jednak je 0.

2. U bilo kom proizvoljno odabranom zatvorenom kolu, algebarski zbir padova napona jednak je algebarskom zbiru emfs koji se javlja u ovom kolu. Kirchhoffovo prvo pravilo proizlazi iz zakona održanja električnog naboja. Ukupan broj jednačina mora biti jednak broju željenih veličina (sistem jednačina mora uključivati ​​sve otpore i emf).

? Električna struja u plinu. Procesi jonizacije i rekombinacije. Koncept plazme.

Električna struja u plinovima je usmjereno kretanje slobodnih elektrona i jona. U normalnim uvjetima, plinovi su dielektrici i nakon jonizacije postaju provodnici. Ionizacija je proces formiranja jona odvajanjem elektrona od molekula gasa. Nastaje zbog izlaganja vanjskom jonizatoru - jakog zagrijavanja, rendgenskog ili ultraljubičastog zračenja, bombardiranja elektrona. Rekombinacija je proces obrnut od jonizacije. Plazma je potpuno ili djelomično ionizirani plin u kojem su koncentracije pozitivnih i negativnih naboja jednake.

? Električna struja u vakuumu. Termionska emisija.

Nosioci struje u vakuumu su elektroni koji se emituju usled emisije sa površine elektroda. Termionska emisija je emisija elektrona zagrijanim metalima.

? Šta znate o fenomenu supravodljivosti?

Fenomen u kojem otpor nekih čistih metala (kalaj, olovo, aluminij) pada na nulu na temperaturama blizu apsolutne nule.

? Šta znate o električnom otporu provodnika? Šta je otpornost, njena zavisnost od temperature, električna provodljivost? Šta znate o serijskom i paralelnom povezivanju provodnika. Šta je šant, dodatni otpor?

Otpor je vrijednost direktno proporcionalna dužini provodnika l i obrnuto proporcionalno površini S presjek provodnika: (r-otpor). Provodljivost je recipročna otpornost. Specifični otpor (otpor vodiča dužine 1 m sa poprečnim presjekom od 1 m2). Specifični otpor ovisi o temperaturi, ovdje je a temperaturni koeficijent, R I R 0 , r i r 0 – otpori i otpori na t i 0 0 C. Paralelno - , sekvencijalno R=R 1 +R 2 +…+Rn. Shunt otpornik je povezan paralelno sa električnim mjernim instrumentom kako bi se dio električne struje preusmjerio kako bi se proširile granice mjerenja.

? Magnetno polje. Koji izvori mogu stvoriti magnetno polje?

Magnetno polje je posebna vrsta materije kroz koju međusobno djeluju pokretni električni naboji. Razlog postojanja konstantnog magnetnog polja je stacionarni provodnik sa konstantnom električnom strujom, odnosno trajni magneti.

? Formulišite Amperov zakon. Kako međusobno djeluju provodnici kroz koje struja teče u jednom (suprotnom) smjeru?

Na provodnik sa strujom djeluje amperska sila jednaka .

B - magnetna indukcija, ja- struja u provodniku, D l– dužina preseka provodnika, a-ugao između magnetne indukcije i preseka provodnika. U jednom smjeru privlače, u suprotnom odbijaju.

? Definirajte Amperovu silu. Kako odrediti njegov smjer?

Ovo je sila koja djeluje na provodnik sa strujom koji je smješten u magnetskom polju. Određujemo smjer na sljedeći način: dlan lijeve ruke postavljamo tako da u njega ulaze linije magnetske indukcije, a četiri ispružena prsta usmjerena su duž struje u vodiču. Savijeni palac će pokazati smjer sile Ampera.

? Objasni kretanje nabijenih čestica u magnetskom polju. Šta je Lorentzova sila? Koji je njegov smjer?

Nabijena čestica koja se kreće stvara vlastito magnetsko polje. Ako se stavi u vanjsko magnetsko polje, tada će se interakcija polja manifestirati u nastanku sile koja djeluje na česticu iz vanjskog polja - Lorentzove sile. Smjer je prema pravilu lijeve ruke. Za pozitivan naboj - vektor B ulazi u dlan lijeve ruke, četiri prsta su usmjerena duž kretanja pozitivnog naboja (vektor brzine), savijeni palac pokazuje smjer Lorentzove sile. Na negativnom naboju, ista sila djeluje u suprotnom smjeru.

(q- punjenje, v-brzina, B- indukcija, kut između smjera brzine i magnetske indukcije).

? Okvir sa strujom u uniformnom magnetskom polju. Kako se određuje magnetni moment?

Magnetno polje ima orijentirajući učinak na okvir koji nosi struju, okrećući ga na određeni način. Moment se određuje po formuli: M =str m x B , Gdje str m- vektor magnetskog momenta okvira sa strujom, jednak IS n (struja po površini konture, po jedinici normalnoj na konturu), B -vektor magnetne indukcije, kvantitativna karakteristika magnetnog polja.

? Šta je vektor magnetne indukcije? Kako odrediti njegov smjer? Kako je magnetno polje grafički predstavljeno?

Vektor magnetske indukcije je karakteristika sile magnetnog polja. Magnetno polje je jasno prikazano pomoću linija sile. U svakoj tački polja, tangenta na liniju polja poklapa se sa smjerom vektora magnetske indukcije.

? Formulirajte i objasnite Biot–Savart–Laplaceov zakon.

Biot-Savart-Laplaceov zakon vam omogućava da izračunate za provodnik sa strujom I indukcija magnetnog polja d B , kreiran u proizvoljnoj tački u polju d l dirigent: (ovdje je m 0 magnetna konstanta, m je magnetna permeabilnost medija). Smjer indukcionog vektora određen je pravilom desnog vijka ako translacijsko kretanje vijka odgovara smjeru struje u elementu.

? Navedite princip superpozicije za magnetsko polje.

Princip superpozicije - magnetna indukcija rezultujućeg polja stvorenog od strane nekoliko struja ili pokretnih naboja jednaka je vektorskom zbroju magnetne indukcije dodanih polja koje stvara svaka struja ili pokretni naboj posebno:

? Objasniti glavne karakteristike magnetnog polja: magnetni tok, cirkulacija magnetnog polja, magnetna indukcija.

Magnetski fluks F kroz bilo koju površinu S naziva se veličina jednaka proizvodu veličine vektora magnetske indukcije i površine S i kosinus ugla a između vektora B I n (spoljna normala na površinu). Vektorska cirkulacija B nad datom zatvorenom konturom naziva se integral oblika , gdje je d l - vektor elementarne dužine konture. Teorema vektorske cirkulacije B : vektorska cirkulacija B duž proizvoljnog zatvorenog kola jednak je umnošku magnetne konstante i algebarske sume struja koje pokriva ovaj krug. Vektor magnetske indukcije je karakteristika sile magnetnog polja. Magnetno polje je jasno prikazano pomoću linija sile. U svakoj tački polja, tangenta na liniju polja poklapa se sa smjerom vektora magnetske indukcije.

? Zapišite i komentirajte uvjet da magnetsko polje bude solenoidno u integralnom i diferencijalnom obliku.

Vektorska polja u kojima nema izvora i ponora nazivaju se solenoidna. Uvjet za solenoidno magnetsko polje u integralnom obliku: i diferencijalnom obliku:

? Magnetika. Vrste magneta. Feromagneti i njihova svojstva. Šta je histereza?

Supstanca je magnetna ako je sposobna da stekne magnetni moment (magnetizaciju) pod uticajem magnetnog polja. Supstance koje su magnetizirane u vanjskom magnetskom polju suprotno smjeru polja nazivaju se dijamagnetne tvari, a tvari koje su magnetizirane u vanjskom magnetskom polju u smjeru polja nazivaju se paramagnetne tvari. Ove dvije klase nazivaju se slabo magnetnim supstancama. Snažno magnetne tvari koje su magnetizirane čak i u odsustvu vanjskog magnetskog polja nazivaju se feromagneti . Magnetna histereza je razlika u vrijednostima magnetizacije feromagneta pri istoj jakosti magnetizirajućeg polja H ovisno o vrijednosti preliminarne magnetizacije. Ova grafička zavisnost naziva se histerezna petlja.

? Formulisati i objasniti zakon ukupne struje u integralnom i diferencijalnom obliku (glavni nivoi magnetostatike u materiji).

? Šta je elektromagnetna indukcija? Formulisati i objasniti osnovni zakon elektromagnetne indukcije (Faradayev zakon). Navedite Lenzovo pravilo.

Fenomen pojave elektromotorne sile (indukcijske emf) u vodiču koji se nalazi u naizmjeničnom magnetskom polju ili se kreće u konstantnom magnetskom polju naziva se elektromagnetna indukcija. Faradejev zakon: bez obzira na razlog promjene fluksa magnetske indukcije pokrivene zatvorenom provodnom petljom, koja nastaje u petlji EMF

Predznak minus je određen Lenzovim pravilom – indukovana struja u kolu uvijek ima takav smjer da magnetsko polje koje stvara sprječava promjenu magnetskog fluksa koji je uzrokovao ovu indukovanu struju.

? Šta je fenomen samoindukcije? Šta je induktivnost, mjerne jedinice? Struje pri zatvaranju i otvaranju električnog kola.

Pojava inducirane emf u provodnom kolu pod utjecajem vlastitog magnetskog polja kada se ono mijenja, što je rezultat promjene jačine struje u vodiču. Induktivnost je koeficijent proporcionalnosti koji zavisi od oblika i veličine vodiča ili kola, [H]. U skladu s Lenzovim pravilom, samoinduktivni emf sprječava povećanje struje kada je kolo uključeno i smanjenje struje kada je krug isključen. Stoga se veličina struje ne može trenutno promijeniti (mehanički analog je inercija).

? Fenomen međusobne indukcije. Koeficijent međusobne indukcije.

Ako se dva stacionarna kruga nalaze blizu jedan drugom, onda kada se jačina struje u jednom krugu promijeni, emf se javlja u drugom krugu. Ova pojava se naziva međusobna indukcija. Koeficijenti proporcionalnosti L 21 i L 12 se naziva međusobna induktivnost kola, oni su jednaki.

? Napišite Maxwellove jednačine u integralnom obliku. Objasnite njihovo fizičko značenje.

; ;

; .

Iz Maxwellove teorije proizilazi da se električno i magnetsko polje ne mogu smatrati nezavisnim – promjena vremena jednog dovodi do promjene u drugom.

? Energija magnetnog polja. Gustina energije magnetnog polja.

energija, L-induktivnost, I– jačina struje.

Gustina , IN- magnetna indukcija, N– jačina magnetnog polja, V-volumen.

? Princip relativnosti u elektrodinamici

Opći zakoni elektromagnetnih polja opisani su Maxwellovim jednadžbama. U relativističkoj elektrodinamici je utvrđeno da se relativistička invarijantnost ovih jednačina javlja samo pod uslovom relativnosti električnog i magnetskog polja, tj. kada karakteristike ovih polja zavise od izbora inercijalnih referentnih sistema. U pokretnom sistemu, električno polje je isto kao i u stacionarnom sistemu, ali u pokretnom sistemu postoji magnetno polje, koje nije prisutno u stacionarnom sistemu.

Oscilacije i talasi