مبانی الکترودینامیک الکترواستاتیک قوانین الکترودینامیک کلاسیک مربوط به

الکترودینامیک ... فرهنگ لغت املا - کتاب مرجع

نظریه کلاسیک (غیر کوانتومی) رفتار میدان الکترومغناطیسی، که برهمکنش بین الکتریکی را انجام می دهد. بارها (برهم کنش الکترومغناطیسی). قوانین کلاسیک ماکروسکوپی E. در معادلات ماکسول فرموله شده اند که اجازه می دهد ... دایره المعارف فیزیکی

- (از کلمه الکتریسیته، و یونانی دینامیس قدرت). بخشی از فیزیک که به عمل جریان های الکتریکی می پردازد. فرهنگ لغات کلمات خارجی موجود در زبان روسی. Chudinov A.N., 1910. ELECTRODYNAMICS از کلمه الکتریسیته و یونانی. پویایی، قدرت ... فرهنگ لغت کلمات خارجی زبان روسی

دایره المعارف مدرن

الکترودینامیک- نظریه کلاسیک فرآیندهای الکترومغناطیسی غیرکوانتومی که در آن نقش اصلی را برهمکنش بین ذرات باردار در رسانه های مختلف و در خلاء ایفا می کند. پیش از تشکیل الکترودینامیک آثار سی کولن، جی بیوت، اف. ساوارت، ... ... فرهنگ لغت دایره المعارف مصور

نظریه کلاسیک فرآیندهای الکترومغناطیسی در رسانه های مختلف و در خلاء. مجموعه عظیمی از پدیده‌ها را پوشش می‌دهد که در آن‌ها نقش اصلی را فعل و انفعالات بین ذرات باردار که از طریق میدان الکترومغناطیسی انجام می‌شود، ایفا می‌کند. فرهنگ لغت دایره المعارفی بزرگ

ELECTRODYNAMICS، در فیزیک، میدانی است که تعامل بین میدان های الکتریکی و مغناطیسی و اجسام باردار را مطالعه می کند. این رشته در قرن نوزدهم آغاز شد. او با آثار نظری خود جیمز مکسول، بعدها بخشی از... ... فرهنگ دانشنامه علمی و فنی

الکترودینامیک، الکترودینامیک، بسیاری دیگر. نه، زن (رجوع کنید به برق و دینامیک) (فیزیکی). گروه فیزیک، مطالعه خواص جریان الکتریکی، الکتریسیته در حرکت؛ مورچه الکترواستاتیک فرهنگ لغت توضیحی اوشاکوف. D.N. اوشاکوف. 1935 1940 ... فرهنگ توضیحی اوشاکوف

ELECTRODYNAMICS، و، g. (متخصص.). تئوری فرآیندهای الکترومغناطیسی در محیط های مختلف و در خلاء. فرهنگ لغت توضیحی اوژگوف. S.I. اوژگوف، ن.یو. شودووا. 1949 1992 … فرهنگ توضیحی اوژگوف

اسم، تعداد مترادف: 2 دینامیک (18) فیزیک (55) فرهنگ لغت مترادف ASIS. V.N. تریشین. 2013 … فرهنگ لغت مترادف

الکترودینامیک- - [A.S. Goldberg. فرهنگ لغت انرژی انگلیسی - روسی. 2006] مباحث مهندسی قدرت در الکترودینامیک عمومی EN ... راهنمای مترجم فنی

کتاب ها

• الکترودینامیک، A. E. Ivanov. این کتاب درسی خودکفا است: سخنرانی هایی را ارائه می دهد که چندین سال توسط یک دانشیار در مرکز تخصصی آموزشی و علمی MSTU ارائه شده است. N. E. Bauman...
• الکترودینامیک، سرگئی آناتولیویچ ایوانف. ...

تعریف

میدان های الکترومغناطیسی و برهمکنش های الکترومغناطیسی توسط شاخه ای از فیزیک به نام الکترودینامیک.

الکترودینامیک کلاسیک خواص میدان های الکترومغناطیسی را مطالعه و توصیف می کند. قوانین تعامل میدان های الکترومغناطیسی با اجسام دارای بار الکتریکی را بررسی می کند.

مفاهیم اساسی الکترودینامیک

اساس الکترودینامیک یک محیط ساکن معادلات ماکسول است. الکترودینامیک با مفاهیم اساسی مانند میدان الکترومغناطیسی، بار الکتریکی، پتانسیل الکترومغناطیسی، بردار Poynting عمل می کند.

میدان الکترومغناطیسی نوع خاصی از ماده است که زمانی خود را نشان می دهد که یک جسم باردار با دیگری تعامل کند. اغلب، هنگام در نظر گرفتن یک میدان الکترومغناطیسی، اجزای آن متمایز می شوند: میدان الکتریکی و میدان مغناطیسی. میدان الکتریکی یک بار الکتریکی یا یک میدان مغناطیسی متناوب ایجاد می کند. میدان مغناطیسی زمانی بوجود می آید که یک بار (جسم باردار) حرکت می کند و در حضور میدان الکتریکی متغیر با زمان.

پتانسیل الکترومغناطیسی یک کمیت فیزیکی است که توزیع میدان الکترومغناطیسی در فضا را تعیین می کند.

الکترودینامیک به دو دسته تقسیم می شود: الکترواستاتیک. مغناطیس استاتیک؛ الکترودینامیک پیوستار; الکترودینامیک نسبیتی

بردار پوینتینگ (بردار Umov-Poynting) یک کمیت فیزیکی است که بردار چگالی شار انرژی میدان الکترومغناطیسی است. بزرگی این بردار برابر با انرژی است که در واحد زمان از طریق واحد سطح عمود بر جهت انتشار انرژی الکترومغناطیسی منتقل می شود.

الکترودینامیک اساس مطالعه و توسعه اپتیک (به عنوان شاخه ای از علم) و فیزیک امواج رادیویی را تشکیل می دهد. این شاخه از علم پایه و اساس مهندسی رادیو و مهندسی برق است.

الکترودینامیک کلاسیک، هنگام توصیف خواص میدان های الکترومغناطیسی و اصول برهمکنش آنها، از سیستم معادلات ماکسول (به شکل انتگرال یا دیفرانسیل) استفاده می کند و آن را با سیستم معادلات مواد، مرزها و شرایط اولیه تکمیل می کند.

معادلات ساختاری ماکسول

سیستم معادلات ماکسول در الکترودینامیک معنایی مشابه قوانین نیوتن در مکانیک کلاسیک دارد. معادلات ماکسول در نتیجه تعمیم داده های تجربی متعدد به دست آمد. معادلات ساختاری ماکسول متمایز می شوند، آنها را به شکل انتگرال یا دیفرانسیل می نویسند، و معادلات موادی که بردارها را با پارامترهایی که ویژگی های الکتریکی و مغناطیسی ماده را مشخص می کنند، به هم متصل می کنند.

معادلات ساختاری ماکسول به صورت انتگرال (در سیستم SI):

بردار قدرت میدان مغناطیسی کجاست. بردار چگالی جریان الکتریکی است. - بردار جابجایی الکتریکی. معادله (1) قانون ایجاد میدان های مغناطیسی را منعکس می کند. میدان مغناطیسی زمانی رخ می دهد که یک بار حرکت می کند (جریان الکتریکی) یا زمانی که یک میدان الکتریکی تغییر می کند. این معادله تعمیم قانون بیوت-ساوارت-لاپلاس است. معادله (1) قضیه گردش میدان مغناطیسی نامیده می شود.

بردار القای میدان مغناطیسی کجاست. - بردار قدرت میدان الکتریکی. L یک حلقه بسته است که از طریق آن بردار شدت میدان الکتریکی در گردش است. نام دیگر معادله (2) قانون القای الکترومغناطیسی است. عبارت (2) به این معنی است که میدان الکتریکی گرداب به دلیل یک میدان مغناطیسی متناوب ایجاد می شود.

بار الکتریکی کجاست - چگالی بار معادله (3) قضیه اوستروگرادسکی-گاوس نامیده می شود. بارهای الکتریکی منابع میدان الکتریکی هستند؛ بارهای الکتریکی رایگان وجود دارد.

معادله (4) نشان می دهد که میدان مغناطیسی گردابی است. بارهای مغناطیسی در طبیعت وجود ندارند.

معادلات ساختاری ماکسول به صورت دیفرانسیل (سیستم SI):

بردار شدت میدان الکتریکی کجاست. - بردار القای مغناطیسی.

بردار قدرت میدان مغناطیسی کجاست. - بردار جابجایی دی الکتریک؛ - بردار چگالی جریان.

چگالی توزیع بار الکتریکی کجاست

معادلات ساختاری ماکسول به شکل دیفرانسیل میدان الکترومغناطیسی را در هر نقطه از فضا تعیین می کند. اگر بارها و جریان ها به طور پیوسته در فضا توزیع شوند، اشکال انتگرال و دیفرانسیل معادلات ماکسول معادل هستند. با این حال، اگر سطوح ناپیوستگی وجود داشته باشد، شکل انتگرالی نوشتن معادلات ماکسول کلی تر است.

برای دستیابی به هم ارزی ریاضی اشکال انتگرال و دیفرانسیل معادلات ماکسول، نماد دیفرانسیل با شرایط مرزی تکمیل می شود.

از معادلات ماکسول چنین بر می آید که یک میدان مغناطیسی متناوب یک میدان الکتریکی متناوب ایجاد می کند و بالعکس، یعنی این میدان ها جدایی ناپذیر هستند و یک میدان الکترومغناطیسی واحد را تشکیل می دهند. منابع میدان الکتریکی می توانند بارهای الکتریکی یا میدان مغناطیسی متغیر با زمان باشند. میدان های مغناطیسی با حرکت بارهای الکتریکی (جریان ها) یا میدان های الکتریکی متناوب تحریک می شوند. معادلات ماکسول با توجه به میدان های الکتریکی و مغناطیسی متقارن نیستند. این به این دلیل است که بارهای الکتریکی وجود دارند، اما بارهای مغناطیسی وجود ندارند.

معادلات مواد

سیستم معادلات ساختاری ماکسول با معادلات مواد تکمیل شده است که منعکس کننده رابطه بردارها با پارامترهای مشخص کننده خواص الکتریکی و مغناطیسی ماده است.

که در آن ثابت دی الکتریک نسبی است، نفوذپذیری مغناطیسی نسبی، هدایت الکتریکی خاص، ثابت الکتریکی، ثابت مغناطیسی است. محیط در این مورد همسانگرد، غیر فرومغناطیسی، غیر فروالکتریک در نظر گرفته می شود.

نمونه هایی از حل مسئله

مثال 1

مبانی الکترودینامیک. الکترواستاتیک

مبانی الکترودینامیک

الکترودینامیک- علم خواص میدان الکترومغناطیسی.

میدان الکترومغناطیسی- توسط حرکت و تعامل ذرات باردار تعیین می شود.

تجلی میدان الکتریکی/مغناطیسی- این عمل نیروهای الکتریکی / مغناطیسی است:
1) نیروهای اصطکاک و نیروهای الاستیک در جهان ماکرو.
2) عمل نیروهای الکتریکی / مغناطیسی در جهان کوچک (ساختار اتمی، جفت شدن اتم ها به مولکول ها،
تبدیل ذرات بنیادی)

کشف میدان الکتریکی/مغناطیسی- جی. ماکسول.

الکترواستاتیک

شاخه الکترودینامیک اجسام دارای بار الکتریکی را در حال سکون مطالعه می کند.

ذرات بنیادیممکن است ایمیل داشته باشد شارژ، سپس آنها را شارژ می گویند.
- با نیروهایی که به فاصله بین ذرات بستگی دارد، با یکدیگر تعامل دارند،
اما چندین برابر نیروهای گرانش متقابل تجاوز کند (این برهمکنش نامیده می شود
الکترومغناطیسی).

پست الکترونیک شارژ- فیزیکی مقدار شدت برهمکنش های الکتریکی/مغناطیسی را تعیین می کند.
دو علامت بار الکتریکی وجود دارد: مثبت و منفی.
ذرات با بارهای مشابه دفع می کنند و ذرات با بارهای غیرمشابه جذب می شوند.
یک پروتون دارای بار مثبت، یک الکترون دارای بار منفی و یک نوترون از نظر الکتریکی خنثی است.

شارژ ابتدایی- حداقل هزینه ای که قابل تقسیم نیست.
چگونه می توان وجود نیروهای الکترومغناطیسی در طبیعت را توضیح داد؟
- تمام اجسام حاوی ذرات باردار هستند.
در حالت طبیعی بدن، ال. خنثی (از آنجایی که اتم خنثی است) و الکتریکی/مغناطیسی. قدرت ها آشکار نمی شوند.

بدن شارژ می شود، اگر دارای بیش از حد شارژ از هر علامت باشد:
بار منفی - اگر الکترون بیش از حد وجود داشته باشد.
بار مثبت - در صورت کمبود الکترون.

برقی شدن اجسام- این یکی از راه های بدست آوردن اجسام باردار است، به عنوان مثال، از طریق تماس).
در این حالت، هر دو جسم باردار می شوند و بارها از نظر علامت مخالف، اما از نظر قدر برابر هستند.

قانون پایستگی بار الکتریکی

در یک سیستم بسته، مجموع جبری بارهای همه ذرات بدون تغییر باقی می ماند.
(... اما نه تعداد ذرات باردار، زیرا تبدیل ذرات بنیادی وجود دارد).

سیستم بسته

سیستمی از ذرات که ذرات باردار از بیرون وارد آن نمی شوند و از آن خارج نمی شوند.

قانون کولمب

قانون اساسی الکترواستاتیک

نیروی برهمکنش بین دو جسم باردار ثابت نقطه ای در خلاء نسبت مستقیم دارد
حاصل ضرب ماژول های شارژ و با مجذور فاصله بین آنها نسبت معکوس دارد.

چه زمانی اجسام اجسام نقطه ای در نظر گرفته می شوند? - اگر فاصله بین آنها چند برابر اندازه اجسام باشد.
اگر دو جسم دارای بار الکتریکی باشند، بر اساس قانون کولن برهم کنش می‌کنند.

واحد بار الکتریکی
1 C باری است که در 1 ثانیه با جریان 1 آمپر از سطح مقطع هادی عبور می کند.
1 درجه سانتیگراد شارژ بسیار زیادی است.
شارژ عنصری:

میدان الکتریکی

یک بار الکتریکی در اطراف وجود دارد، از نظر مادی.
ویژگی اصلی میدان الکتریکی: عمل با نیروی بار الکتریکی وارد شده به آن.

میدان الکترواستاتیک- میدان بار الکتریکی ساکن با زمان تغییر نمی کند.

قدرت میدان الکتریکی- ویژگی های کمی el. زمینه های.
نسبت نیرویی است که میدان بر روی بار نقطه ای معرفی شده وارد می کند به بزرگی این بار.
- به بزرگی بار معرفی شده بستگی ندارد، بلکه میدان الکتریکی را مشخص می کند!

جهت بردار کشش
منطبق با جهت بردار نیروی وارد بر بار مثبت و مخالف جهت نیروی وارد بر بار منفی است.

قدرت میدان شارژ نقطه ای:

که در آن q0 باری است که میدان الکتریکی ایجاد می کند.
در هر نقطه از میدان، شدت همیشه در امتداد خط مستقیمی است که این نقطه و q0 را به هم متصل می کند.

ظرفیت الکتریکی

توانایی دو رسانا را برای تجمع بار الکتریکی مشخص می کند.
- به q و U بستگی ندارد.
- به ابعاد هندسی هادی ها، شکل آنها، موقعیت نسبی، خواص الکتریکی محیط بین هادی ها بستگی دارد.

واحدهای SI: (F - فاراد)

خازن ها

دستگاه الکتریکی که شارژ را ذخیره می کند
(دو هادی که توسط یک لایه دی الکتریک از هم جدا شده اند).

جایی که d بسیار کوچکتر از ابعاد هادی است.

تعیین بر روی نمودارهای الکتریکی:

تمام میدان الکتریکی در داخل خازن متمرکز شده است.
بار یک خازن قدر مطلق بار روی یکی از صفحات خازن است.

انواع خازن:
1. بر اساس نوع دی الکتریک: هوا، میکا، سرامیک، الکترولیتی
2. با توجه به شکل صفحات: مسطح، کروی.
3. با ظرفیت: ثابت، متغیر (قابل تنظیم).

ظرفیت الکتریکی یک خازن تخت

که در آن S مساحت صفحه (آبکاری) خازن است
د - فاصله بین صفحات
eo - ثابت الکتریکی
e - ثابت دی الکتریک دی الکتریک

از جمله خازن ها در یک مدار الکتریکی

موازی

متوالی

سپس ظرفیت الکتریکی کل (C):

هنگام اتصال موازی

.

هنگام اتصال سری

اتصالات DC AC

برق- حرکت منظم ذرات باردار (الکترون ها یا یون های آزاد).
در این حالت برق از طریق مقطع هادی منتقل می شود. بار (در طول حرکت حرارتی ذرات باردار، کل بار الکتریکی منتقل شده = 0، زیرا بارهای مثبت و منفی جبران می شوند).

جهت ایمیل جاری- در نظر گرفتن جهت حرکت ذرات باردار مثبت (از + به -) به طور معمول پذیرفته شده است.

اقدامات ایمیل جریان (در هادی):

اثر حرارتی جریان- گرمایش هادی (به جز ابررساناها)؛

اثر شیمیایی جریان -موادی که الکترولیت را تشکیل می دهند روی الکترودها آزاد می شوند.

اثر مغناطیسی جریان(اصلی) - در همه رساناها مشاهده می شود (انحراف سوزن مغناطیسی در نزدیکی هادی با جریان و تأثیر نیروی جریان بر هادی های مجاور از طریق میدان مغناطیسی).

قانون OHM برای یک بخش مدار

که در آن، R مقاومت مقطع مدار است. (خود هادی را نیز می توان بخشی از مدار در نظر گرفت).

هر هادی مشخصه جریان ولتاژ خاص خود را دارد.

مقاومت

مشخصات الکتریکی اساسی یک هادی
- طبق قانون اهم، این مقدار برای یک هادی معین ثابت است.

1 اهم مقاومت یک هادی با اختلاف پتانسیل در انتهای آن است
در ولتاژ 1 ولت و شدت جریان در آن 1 آمپر است.

مقاومت فقط به خواص هادی بستگی دارد:

جایی که S سطح مقطع هادی است، l طول هادی است.
ro - مقاومتی که ویژگی های ماده رسانا را مشخص می کند.

مدارهای الکتریکی

آنها از یک منبع، یک مصرف کننده جریان الکتریکی، سیم ها و یک کلید تشکیل شده اند.

سری اتصال هادی ها

I - قدرت جریان در مدار
U - ولتاژ در انتهای بخش مدار

اتصال موازی هادی ها

I - قدرت جریان در بخش بدون انشعاب مدار
U - ولتاژ در انتهای بخش مدار
R - مقاومت کل بخش مدار

نحوه اتصال ابزارهای اندازه گیری را به خاطر بسپارید:

آمپرمتر - به صورت سری به هادی متصل می شود که جریان در آن اندازه گیری می شود.

ولت متر - به طور موازی به هادی که ولتاژ روی آن اندازه گیری می شود متصل می شود.

عملیات DC

کار جاری- این کار میدان الکتریکی برای انتقال بارهای الکتریکی در امتداد هادی است.

کار انجام شده توسط جریان در قسمتی از مدار برابر است با حاصل ضرب جریان، ولتاژ و زمانی که در طی آن کار انجام شده است.

با استفاده از فرمول قانون اهم برای یک بخش از مدار، می توانید چندین نسخه از فرمول را برای محاسبه کار جریان بنویسید:

طبق قانون بقای انرژی:

کار برابر با تغییر انرژی یک بخش از مدار است، بنابراین انرژی آزاد شده توسط هادی برابر با کار جریان است.

در سیستم SI:

قانون ژول-لنز

هنگامی که جریان از یک هادی عبور می کند، هادی گرم می شود و تبادل حرارت با محیط اتفاق می افتد، یعنی. هادی گرما را به اجسام اطراف خود می دهد.

مقدار گرمای آزاد شده توسط هادی که جریان را به محیط منتقل می کند برابر است با حاصل ضرب مجذور قدرت جریان، مقاومت هادی و زمان عبور جریان از هادی.

طبق قانون بقای انرژی، مقدار گرمای آزاد شده توسط یک رسانا از نظر عددی برابر است با کار جریانی که در همان زمان از هادی عبور می کند.

در سیستم SI:

[Q] = 1 J

برق DC

نسبت کار انجام شده توسط جریان در طول زمان t به این بازه زمانی.

در سیستم SI:

پدیده ابررسانایی

کشف ابررسانایی دمای پایین:
1911 - دانشمند هلندی Kamerling - Onnes
در دماهای بسیار پایین (زیر 25 کلوین) در بسیاری از فلزات و آلیاژها مشاهده شد.
در چنین دماهایی، مقاومت این مواد به طور ناپدید کننده ای کوچک می شود.

در سال 1957، توضیحی نظری درباره پدیده ابررسانایی ارائه شد:
کوپر (ایالات متحده آمریکا)، بوگولیوبوف (اتحادیه شوروی)

1957 آزمایش کالینز: جریان در مدار بسته بدون منبع جریان به مدت 2.5 سال متوقف نشد.

در سال 1986، ابررسانایی با دمای بالا (در 100 K) (برای فلز-سرامیک) کشف شد.

دشواری دستیابی به ابررسانایی:
- نیاز به خنک سازی قوی ماده

حوزه کاربرد:
- به دست آوردن میدان های مغناطیسی قوی؛
- آهنرباهای الکتریکی قدرتمند با سیم پیچ ابررسانا در شتاب دهنده ها و ژنراتورها.

در حال حاضر در بخش انرژی وجود دارد یک مشکل بزرگ
- تلفات زیاد برق در حین انتقالاو با سیم

راه حل ممکنچالش ها و مسائل:
با ابررسانایی، مقاومت هادی ها تقریباً 0 است
و تلفات انرژی به شدت کاهش می یابد.

ماده ای با بالاترین دمای ابررسانا
در سال 1988 در ایالات متحده آمریکا در دمای 148- درجه سانتیگراد پدیده ابررسانایی به دست آمد. هادی مخلوطی از اکسیدهای تالیوم، کلسیم، باریم و مس - Tl2Ca2Ba2Cu3Ox بود.

نیمه هادی -

ماده ای که مقاومت آن می تواند در محدوده وسیعی تغییر کند و با افزایش دما خیلی سریع کاهش می یابد، به این معنی که رسانایی الکتریکی (1/R) افزایش می یابد.
- در سیلیکون، ژرمانیوم، سلنیوم و برخی ترکیبات مشاهده شده است.

مکانیزم هدایتدر نیمه هادی ها

کریستال های نیمه هادی دارای یک شبکه کریستالی اتمی هستند که در آن الکترون های بیرونی توسط پیوندهای کووالانسی به اتم های همسایه متصل می شوند.
در دماهای پایین، نیمه هادی های خالص الکترون آزاد ندارند و مانند یک عایق رفتار می کنند.

جریان الکتریکی در خلاء

خلاء چیست؟
- این درجه کمیاب شدن گازی است که در آن عملاً هیچ برخوردی از مولکول وجود ندارد.

جریان الکتریکی امکان پذیر نیست زیرا تعداد احتمالی مولکول های یونیزه نمی تواند رسانایی الکتریکی را فراهم کند.
- در صورت استفاده از منبع ذرات باردار، امکان ایجاد جریان الکتریکی در خلاء وجود دارد.
- عمل یک منبع ذرات باردار را می توان بر اساس پدیده انتشار ترمیونی استوار کرد.

انتشار ترمیونیک

- این گسیل الکترون ها توسط اجسام جامد یا مایع است که آنها تا دمای مربوط به درخشش قابل مشاهده فلز داغ گرم می شوند.
الکترود فلزی گرم شده به طور مداوم الکترون ساطع می کند و یک ابر الکترونی در اطراف خود تشکیل می دهد.
در حالت تعادل، تعداد الکترون‌هایی که الکترود را ترک کرده‌اند برابر با تعداد الکترون‌هایی است که به آن بازگشته‌اند (زیرا الکترود با از دست دادن الکترون‌ها بار مثبت پیدا می‌کند).
هر چه دمای فلز بیشتر باشد، چگالی ابر الکترونی بیشتر است.

دیود خلاء

جریان الکتریکی در خلاء در لوله های خلاء امکان پذیر است.
لوله خلاء وسیله ای است که از پدیده انتشار ترمیونی استفاده می کند.

دیود خلاء یک لوله الکترونی دو الکترودی (A - آند و K - کاتد) است.
فشار بسیار کمی در داخل ظرف شیشه ای ایجاد می شود

H - رشته ای در داخل کاتد قرار می گیرد تا آن را گرم کند. سطح کاتد گرم شده الکترون ساطع می کند. اگر آند به منبع جریان + وصل شود و کاتد به - وصل شود، مدار جریان می یابد.
جریان حرارتی ثابت دیود خلاء رسانایی یک طرفه دارد.
آن ها اگر پتانسیل آند بیشتر از پتانسیل کاتد باشد، جریان در آند امکان پذیر است. در این حالت، الکترون‌های ابر الکترونی به آند جذب می‌شوند و جریان الکتریکی در خلاء ایجاد می‌کنند.

مشخصه جریان-ولتاژ دیود خلاء.

در ولتاژهای کم آند، تمام الکترون های ساطع شده از کاتد به آند نمی رسند و جریان الکتریکی کم است. در ولتاژهای بالا، جریان به حد اشباع می رسد، یعنی. حداکثر مقدار
برای اصلاح جریان متناوب از دیود خلاء استفاده می شود.

جریان در ورودی یکسو کننده دیود:

جریان خروجی یکسو کننده:

پرتوهای الکترونی

این جریانی از الکترون های سریع در حال پرواز در لوله های خلاء و دستگاه های تخلیه گاز است.

خواص پرتوهای الکترونی:

انحراف در میدان های الکتریکی؛
- انحراف در میدان های مغناطیسی تحت تأثیر نیروی لورنتس.
- هنگامی که یک پرتو به یک ماده برخورد کند، تابش اشعه ایکس ظاهر می شود.
- باعث درخشش (لومینسانس) برخی از جامدات و مایعات (لومینوفورها) می شود.
- ماده را با تماس با آن گرم کنید.

لوله اشعه کاتدی (CRT)

پدیده های انتشار ترمیونی و خواص پرتوهای الکترونی استفاده می شود.

یک CRT از یک تفنگ الکترونی، منحرف کننده های افقی و عمودی تشکیل شده است
صفحات الکترود و صفحه نمایش.
در تفنگ الکترونی، الکترون‌های ساطع شده توسط کاتد گرم شده از الکترود شبکه کنترل عبور می‌کنند و توسط آندها شتاب می‌گیرند. تفنگ الکترونی یک پرتو الکترونی را به یک نقطه متمرکز می کند و روشنایی نور صفحه را تغییر می دهد. انحراف صفحات افقی و عمودی به شما این امکان را می دهد که پرتو الکترونی روی صفحه را به هر نقطه از صفحه حرکت دهید. صفحه لوله با فسفر پوشانده شده است که با بمباران الکترون شروع به درخشش می کند.

دو نوع لوله وجود دارد:

1) با کنترل الکترواستاتیک پرتو الکترونی (انحراف پرتو الکتریکی فقط توسط میدان الکتریکی).
2) با کنترل الکترومغناطیسی (کویل های انحراف مغناطیسی اضافه می شوند).

کاربردهای اصلی CRT:

لوله های تصویر در تجهیزات تلویزیون؛
نمایشگر کامپیوتر؛
اسیلوسکوپ های الکترونیکی در فناوری اندازه گیری

جریان الکتریکی در گازها

در شرایط عادی، گاز یک دی الکتریک است، یعنی. از اتم‌ها و مولکول‌های خنثی تشکیل شده است و حاوی حامل‌های آزاد جریان الکتریکی نیست.
گاز رسانا یک گاز یونیزه است. گاز یونیزه دارای رسانایی الکترون یونی است.

هوا یک دی الکتریک در خطوط برق، خازن های هوا و کلیدهای تماسی است.

هوا در هنگام رعد و برق، جرقه الکتریکی یا قوس جوشکاری یک هادی است.

یونیزاسیون گاز

تجزیه اتم ها یا مولکول های خنثی به یون ها و الکترون های مثبت با حذف الکترون ها از اتم ها است. یونیزاسیون زمانی اتفاق می‌افتد که یک گاز گرم می‌شود یا در معرض تشعشعات (UV، اشعه ایکس، رادیواکتیو) قرار می‌گیرد و با متلاشی شدن اتم‌ها و مولکول‌ها در هنگام برخورد با سرعت بالا توضیح داده می‌شود.

تخلیه گاز

این جریان الکتریکی در گازهای یونیزه است.
حامل های بار یون ها و الکترون های مثبت هستند. هنگام قرار گرفتن در معرض میدان الکتریکی یا مغناطیسی، تخلیه گاز در لوله های تخلیه گاز (لامپ) مشاهده می شود.

نوترکیب ذرات باردار

- اگر یونیزاسیون متوقف شود، گاز دیگر رسانا نیست، این در نتیجه ترکیب مجدد (اتحاد مجدد ذرات باردار مخالف) اتفاق می افتد.

تخلیه گاز خود نگهدار و غیر خود نگهدار وجود دارد.

تخلیه گاز غیر خود نگهدار

اگر عملکرد یونیزر متوقف شود، تخلیه نیز متوقف می شود.

وقتی دبی به حد اشباع رسید، نمودار افقی می شود. در اینجا رسانایی الکتریکی گاز فقط در اثر عمل یونیزر ایجاد می شود.

تخلیه گاز خود نگهدار

در این حالت، تخلیه گاز حتی پس از پایان یونیزه کننده خارجی به دلیل یون ها و الکترون های حاصل از یونیزاسیون ضربه (=یونیزاسیون شوک الکتریکی) ادامه می یابد. زمانی رخ می دهد که اختلاف پتانسیل بین الکترودها افزایش یابد (بهمن الکترونی رخ می دهد).
یک تخلیه گاز غیر خودپایدار می تواند به تخلیه گاز خودپایدار در زمانی که Ua = Uignition تبدیل شود.

تجزیه الکتریکی گاز

فرآیند تبدیل یک تخلیه گاز غیر خودپایدار به یک تخلیه خود نگهدار.

تخلیه گاز خودپایدار رخ می دهد 4 نوع:

1. دود شدن - در فشارهای کم (تا چند میلی متر جیوه) - در لوله های نور گاز و لیزرهای گاز مشاهده شده است.
2. جرقه - در فشار معمولی و قدرت میدان الکتریکی بالا (رعد و برق - قدرت جریان تا صدها هزار آمپر).
3. تاج - در فشار طبیعی در یک میدان الکتریکی غیر یکنواخت (در نوک).
4. قوس - چگالی جریان بالا، ولتاژ کم بین الکترودها (دمای گاز در کانال قوس -5000-6000 درجه سانتیگراد). در نورافکن ها و تجهیزات فیلم پروجکشن مشاهده می شود.

این ترشحات مشاهده می شود:

دود - در لامپ های فلورسنت؛
جرقه - در رعد و برق؛
کرونا - در رسوب‌دهنده‌های الکتریکی، در هنگام نشت انرژی؛
قوس - در حین جوشکاری، در لامپ های جیوه.

پلاسما

این چهارمین حالت تجمع یک ماده با درجه یونیزاسیون بالا به دلیل برخورد مولکول ها با سرعت بالا در دمای بالا است. در طبیعت یافت می شود: یونوسفر - پلاسمای یونیزه ضعیف، خورشید - پلاسمای کاملا یونیزه شده. پلاسمای مصنوعی - در لامپ های تخلیه گاز.

پلاسما می تواند:

دمای پایین - در دمای کمتر از 100000K؛
دمای بالا - در دمای بالای 100000K.

خواص اساسی پلاسما:

هدایت الکتریکی بالا
- تعامل قوی با میدان های الکتریکی و مغناطیسی خارجی.

در یک درجه حرارت

هر ماده ای در حالت پلاسمایی است.

جالب اینجاست که 99 درصد ماده موجود در کیهان پلاسما است

سوالات آزمون برای تست

قانون کولمب:

جایی که اف - نیروی برهمکنش الکترواستاتیکی بین دو جسم باردار.

q 1 ، ق 2- بارهای الکتریکی اجسام.

ε – ثابت دی الکتریک نسبی محیط؛

ε 0 =8.85·10 -12 F/m - ثابت الکتریکی.

r- فاصله بین دو جسم باردار

چگالی بار خطی:

جایی که د q -بار اولیه در هر بخش از طول d ل

چگالی بار سطحی:

جایی که د q -بار اولیه روی سطح d س

تراکم بار حجمی:

جایی که د q -بار اولیه، در حجم d V.

قدرت میدان الکتریکی:

جایی که اف – نیروی وارد بر شارژ q.

قضیه گاوس:

جایی که E- قدرت میدان الکترواستاتیک؛

د اس – بردار , که ماژول آن برابر با مساحت سطح نفوذ شده است و جهت مطابق با جهت نرمال به محل است.

q– مجموع جبری زندانیان داخل سطح د اساتهامات.

قضیه گردش بردار کشش:

پتانسیل میدان الکترواستاتیک:

جایی که دبلیو p - انرژی پتانسیل یک بار نقطه ای q.

پتانسیل شارژ نقطه ای:

قدرت میدان شارژ نقطه ای:

.

قدرت میدان ایجاد شده توسط یک خط مستقیم و بی نهایت باردار یکنواخت یا یک استوانه بی نهایت طولانی:

جایی که τ - چگالی بار خطی؛

r- فاصله از محور نخ یا سیلندر تا نقطه ای که در آن قدرت میدان تعیین می شود.

قدرت میدان ایجاد شده توسط یک صفحه باردار یکنواخت بی نهایت:

جایی که σ چگالی بار سطحی است.

رابطه بین پتانسیل و تنش در حالت کلی:

E= – gradφ = .

رابطه بین پتانسیل و شدت در مورد یک میدان یکنواخت:

E= ,

جایی که د- فاصله بین نقاط با پتانسیل φ 1 و φ 2.

رابطه بین پتانسیل و شدت در مورد میدانی با تقارن مرکزی یا محوری:

کار نیروهای میدانی برای جابجایی بار q از یک نقطه میدان با پتانسیل φ 1به نقطه ای با پتانسیل φ 2:

A=q(φ 1 – φ 2).

ظرفیت الکتریکی هادی:

جایی که q- شارژ هادی؛

φ پتانسیل هادی است، مشروط بر اینکه در بی نهایت پتانسیل هادی برابر با صفر در نظر گرفته شود.

ظرفیت خازن:

جایی که q- شارژ خازن؛

U- اختلاف پتانسیل بین صفحات خازن

ظرفیت الکتریکی یک خازن تخت:

جایی که ε ثابت دی الکتریک دی الکتریک واقع بین صفحات است.

د- فاصله بین صفحات؛

اس- مساحت کل صفحات

ظرفیت الکتریکی بانک خازن:

ب) با اتصال موازی:

انرژی یک خازن شارژ شده:

,

جایی که q- شارژ خازن؛

U- اختلاف پتانسیل بین صفحات؛

سی- ظرفیت الکتریکی خازن

برق DC:

جایی که د q- باری که در طول زمان d از سطح مقطع هادی عبور می کند تی.

چگالی جریان:

جایی که من- قدرت جریان در هادی؛

اس- منطقه هادی

قانون اهم برای بخش مداری که حاوی EMF نیست:

جایی که من- قدرت فعلی در منطقه؛

U

آر- مقاومت منطقه

قانون اهم برای بخشی از مدار حاوی emf:

جایی که من- قدرت فعلی در منطقه؛

U- ولتاژ در انتهای بخش؛

آر- مقاومت کل بخش؛

ε – EMF منبع

قانون اهم برای مدار بسته (کامل):

جایی که من- قدرت جریان در مدار؛

آر- مقاومت خارجی مدار؛

r- مقاومت داخلی منبع؛

ε – EMF منبع

قوانین کیرشهوف:

2. ,

مجموع جبری نقاط قوت فعلی در یک گره کجاست.

- مجموع جبری افت ولتاژ در مدار.

- مجموع جبری EMF در مدار.

مقاومت هادی:

جایی که آر- مقاومت هادی؛

ρ - مقاومت رسانا؛

ل- طول هادی؛

اس

رسانایی رسانا:

جایی که جی- هدایت هادی؛

γ - رسانایی هادی؛

ل- طول هادی؛

اس- سطح مقطع هادی.

مقاومت سیستم هادی:

الف) با اتصال سریال:

الف) اتصال موازی:

کار فعلی:

,

جایی که آ- کار فعلی؛

U- ولتاژ؛

من- قدرت فعلی؛

آر- مقاومت؛

تی- زمان.

توان فعلی:

.

قانون ژول – لنز

جایی که س- مقدار گرمای آزاد شده

قانون اهم به شکل دیفرانسیل:

j=γ E ,

جایی که j - چگالی جریان؛

γ - هدایت خاص؛

E- قدرت میدان الکتریکی

رابطه بین القای مغناطیسی و قدرت میدان مغناطیسی:

ب=μμ 0 اچ ,

جایی که ب – بردار القای مغناطیسی؛

μ- نفوذپذیری مغناطیسی؛

اچ- قدرت میدان مغناطیسی

قانون بیوت-ساوارت-لاپلاس:

,

جایی که د ب - القای میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط یک هادی در یک نقطه خاص.

μ - نفوذپذیری مغناطیسی؛

μ 0 =4π·10 -7 H/m - ثابت مغناطیسی.

من- قدرت جریان در هادی؛

د ل - عنصر هادی؛

r– بردار شعاع برگرفته از عنصر d ل هادی به نقطه ای که در آن القای میدان مغناطیسی تعیین می شود.

قانون کل جریان برای میدان مغناطیسی (قضیه گردش برداری ب):

,

جایی که n- تعداد رساناهایی با جریان های تحت پوشش مدار Lفرم رایگان.

القای مغناطیسی در مرکز جریان دایره ای:

جایی که آر- شعاع چرخش دایره ای

القای مغناطیسی در محور جریان دایره ای:

,

جایی که ساعت- فاصله از مرکز سیم پیچ تا نقطه ای که در آن القای مغناطیسی تعیین می شود.

القای مغناطیسی میدان جریان رو به جلو:

جایی که r 0 – فاصله از محور سیم تا نقطه ای که القای مغناطیسی تعیین می شود.

القای مغناطیسی میدان برقی:

B=μμ 0 من،

جایی که n- نسبت تعداد دورهای شیر برقی به طول آن.

قدرت آمپر:

د اف =من،

جایی که د اف – قدرت آمپر؛

من- قدرت جریان در هادی؛

د ل - طول هادی؛

ب- القای میدان مغناطیسی

نیروی لورنتس:

اف=q E +q[vB ],

جایی که اف - نیروی لورنتس؛

q- بار ذرات؛

E- قدرت میدان الکتریکی؛

v- سرعت ذرات؛

ب- القای میدان مغناطیسی

شار مغناطیسی:

الف) در مورد میدان مغناطیسی یکنواخت و سطح صاف:

Φ=B n S,

جایی که Φ - شار مغناطیسی؛

Bn- طرح بردار القای مغناطیسی بر روی بردار معمولی.

اس- منطقه کانتور؛

ب) در مورد یک میدان مغناطیسی غیریکنواخت و طرح ریزی دلخواه:

اتصالات شار (جریان کامل) برای توروئید و شیر برقی:

جایی که Ψ - جریان کامل؛

N - تعداد چرخش.

Φ - نفوذ شار مغناطیسی در یک دور.

اندوکتانس حلقه:

سلونوئید اندوکتانس:

L=μμ 0 n 2 V،

جایی که L- سلونوئید اندوکتانس؛

μ - نفوذپذیری مغناطیسی؛

μ 0 - ثابت مغناطیسی؛

n- نسبت تعداد چرخش به طول آن؛

V– ولوم شیر برقی

قانون القای الکترومغناطیسی فارادی:

جایی که ε من– emf القایی؛

– تغییر در جریان کل در واحد زمان

کار برای حرکت یک حلقه بسته در یک میدان مغناطیسی:

A=IΔ Φ,

جایی که آ- روی حرکت دادن کانتور کار کنید.

من- قدرت جریان در مدار؛

Δ Φ – تغییر در شار مغناطیسی عبوری از مدار

emf خود القا شده:

انرژی میدان مغناطیسی:

چگالی انرژی میدان مغناطیسی حجمی:

,

که در آن ω چگالی انرژی میدان مغناطیسی حجمی است.

ب- القای میدان مغناطیسی؛

اچ- قدرت میدان مغناطیسی؛

μ - نفوذپذیری مغناطیسی؛

μ 0 - ثابت مغناطیسی.

3.2. مفاهیم و تعاریف

? خواص بار الکتریکی را فهرست کنید.

1. دو نوع بار وجود دارد - مثبت و منفی.

2. مثل دفع بارها، بر خلاف جذب بارها.

3. اتهامات دارای خاصیت گسستگی هستند - همه مضربی از کوچکترین ابتدایی هستند.

4. شارژ ثابت است، مقدار آن به سیستم مرجع بستگی ندارد.

5. بار افزایشی است - بار سیستم اجسام برابر است با مجموع بارهای تمام اجسام در سیستم.

6. بار الکتریکی کل یک سیستم بسته یک مقدار ثابت است

7. بار ثابت منبع میدان الکتریکی است، بار متحرک منبع میدان مغناطیسی است.

? قانون کولن را فرموله کنید.

نیروی برهمکنش بین دو بار نقطه ای ثابت با حاصل ضرب قدر بارها متناسب و با مجذور فاصله بین آنها نسبت معکوس دارد. نیرو در امتداد خط اتصال بارها هدایت می شود.

? میدان الکتریکی چیست؟ قدرت میدان الکتریکی؟ اصل برهم نهی قدرت میدان الکتریکی را فرموله کنید.

میدان الکتریکی نوعی ماده است که با بارهای الکتریکی مرتبط است و عمل یک بار را به بار دیگر منتقل می کند. کشش یک مشخصه نیروی میدان است که برابر با نیرویی است که بر یک واحد بار مثبت وارد شده در یک نقطه معین از میدان عمل می کند. اصل برهم نهی - قدرت میدان ایجاد شده توسط سیستم بارهای نقطه ای برابر است با مجموع بردار قدرت میدان هر بار.

? خطوط نیروی میدان الکترواستاتیک را چه می نامند؟ خصوصیات خطوط نیرو را فهرست کنید.

خطی که مماس آن در هر نقطه با جهت بردار شدت میدان منطبق باشد، خط نیرو نامیده می شود. ویژگی های خطوط نیرو - آنها با بارهای مثبت شروع می شوند، با بارهای منفی پایان می یابند، قطع نمی شوند و یکدیگر را قطع نمی کنند.

? تعریف دوقطبی الکتریکی را بیان کنید. میدان دوقطبی.

منظومه ای با قدر دو برابر، در نقطه مقابل بارهای الکتریکی که فاصله بین آنها در مقایسه با فاصله تا نقاطی که عمل این بارها مشاهده می شود، کم است.بردار شدت جهت مخالف بردار جریان الکتریکی است. ممان دوقطبی (که به نوبه خود از بار منفی به بار مثبت هدایت می شود).

? پتانسیل میدان الکترواستاتیک چیست؟ اصل برهم نهی بالقوه را فرموله کنید.

یک کمیت اسکالر از نظر عددی برابر با نسبت انرژی پتانسیل یک بار الکتریکی قرار گرفته در یک نقطه معین از میدان به بزرگی این بار است. اصل برهم نهی - پتانسیل یک سیستم بارهای نقطه ای در یک نقطه معین از فضا برابر است با مجموع جبری پتانسیل هایی که این بارها به طور جداگانه در یک نقطه از فضا ایجاد می کنند.

? رابطه بین تنش و پتانسیل چیست؟

E=- (E قدرت میدان در یک نقطه معین از میدان است، j پتانسیل در این نقطه است.)

? مفهوم "جریان بردار قدرت میدان الکتریکی" را تعریف کنید. قضیه الکترواستاتیک گاوس را بیان کنید.

برای یک سطح بسته دلخواه، شار بردار کشش E میدان الکتریکی F E= قضیه گاوس:

= (اینجا چی- بارهای پوشیده شده توسط یک سطح بسته). برای سطح بسته با هر شکلی معتبر است.

? به چه موادی هادی می گویند؟ بارها و میدان الکترواستاتیکی در یک هادی چگونه توزیع می شوند؟ القای الکترواستاتیک چیست؟

رساناها موادی هستند که در آنها بارهای آزاد می توانند تحت تأثیر میدان الکتریکی به طور منظم حرکت کنند. تحت تأثیر یک میدان خارجی، بارها مجدداً توزیع می شوند و میدان خود را ایجاد می کنند که از نظر بزرگی برابر با میدان خارجی است و برعکس جهت گیری می کند. بنابراین، ولتاژ حاصل در داخل هادی 0 است.

القای الکترواستاتیک نوعی برق‌رسانی است که در آن، تحت تأثیر یک میدان الکتریکی خارجی، توزیع مجدد بارها بین بخش‌های یک جسم مشخص اتفاق می‌افتد.

? ظرفیت الکتریکی یک هادی یا خازن منفرد چقدر است؟ چگونه می توان ظرفیت خازن تخت، بانک خازن های متصل به صورت سری یا موازی را تعیین کرد؟ واحد اندازه گیری ظرفیت الکتریکی

راهنمای انفرادی: کجا با-ظرفیت، q- شارژ، j - پتانسیل. واحد اندازه گیری فاراد [F] است. (1 F ظرفیت رسانایی است که پتانسیل آن 1 ولت افزایش می یابد که بار 1 درجه سانتیگراد به هادی منتقل شود).

ظرفیت خازن صفحه موازی اتصال سریال: . اتصال موازی: C کل = C 1 +C 2 +…+S n

? به چه موادی دی الکتریک می گویند؟ چه نوع دی الکتریک ها را می شناسید؟ پلاریزاسیون دی الکتریک چیست؟

دی الکتریک ها موادی هستند که در شرایط عادی هیچ بار الکتریکی رایگانی در آنها وجود ندارد. دی الکتریک های قطبی، غیر قطبی و فروالکتریک وجود دارد. پلاریزاسیون فرآیند جهت گیری دوقطبی ها تحت تأثیر میدان الکتریکی خارجی است.

? بردار جابجایی الکتریکی چیست؟ فرض ماکسول را فرموله کنید.

بردار جابجایی الکتریکی D میدان الکترواستاتیک ایجاد شده توسط بارهای آزاد (یعنی در خلاء) را مشخص می کند، اما با توزیعی در فضا مانند حضور یک دی الکتریک. فرض ماکسول: . معنای فیزیکی - قانون ایجاد میدان های الکتریکی را با عمل بارها در رسانه های دلخواه بیان می کند.

? شرایط مرزی میدان الکترواستاتیک را فرموله و توضیح دهید.

هنگامی که یک میدان الکتریکی از سطح مشترک بین دو محیط دی الکتریک عبور می کند، بردار شدت و جابجایی به طور ناگهانی در بزرگی و جهت تغییر می کند. روابط مشخص کننده این تغییرات شرایط مرزی نامیده می شود. 4 مورد از آنها وجود دارد:

(3), (4)

? انرژی میدان الکترواستاتیک چگونه تعیین می شود؟ تراکم انرژی؟

انرژی W= ( E-قدرت میدان، ثابت دی الکتریک e، ثابت الکتریکی e 0، V- حجم میدان)، چگالی انرژی

? مفهوم "جریان الکتریکی" را تعریف کنید. انواع جریان. ویژگی های جریان الکتریکی چه شرطی برای ظهور و وجود آن لازم است؟

جریان حرکت منظم ذرات باردار است. انواع - جریان هدایت، حرکت منظم بارهای آزاد در یک هادی، همرفت - زمانی رخ می دهد که یک جسم ماکروسکوپی باردار در فضا حرکت می کند. برای پیدایش و وجود جریان، وجود ذرات باردار با قابلیت حرکت منظم و وجود میدان الکتریکی که انرژی آن در حال پر شدن، صرف این حرکت منظم می شود، ضروری است.

? معادله تداوم را بیاورید و توضیح دهید. شرایط ثابت بودن جریان را به صورت انتگرال و دیفرانسیل تنظیم کنید.

معادله تداوم. قانون بقای بار را به صورت دیفرانسیل بیان می کند. شرایط ایستایی (ثابت) جریان به صورت انتگرال: و دیفرانسیل - .

? قانون اهم را به صورت انتگرال و دیفرانسیل بنویسید.

فرم انتگرال – ( من-جاری، U- ولتاژ، آر-مقاومت). فرم دیفرانسیل - ( j - چگالی جریان، g - هدایت الکتریکی، E - قدرت میدان در هادی).

? نیروهای بیرونی چیست؟ EMF؟

نیروهای خارجی بارها را به مثبت و منفی تقسیم می کنند. EMF نسبت کار حرکت بار در طول کل مدار بسته به مقدار آن است

? کار و توان فعلی چگونه تعیین می شود؟

هنگام جابجایی شارژ qاز طریق یک مدار الکتریکی که در انتهای آن ولتاژ اعمال می شود U، کار توسط میدان الکتریکی انجام می شود، توان جریان (T-time)

? قوانین Kirchhoff را برای زنجیره های شاخه دار تدوین کنید. چه قوانین حفاظتی در قوانین کیرشهوف گنجانده شده است؟ بر اساس قانون اول و دوم کیرشهوف چند معادله مستقل باید ساخت؟

1. مجموع جبری جریان های همگرا در یک گره برابر با 0 است.

2. در هر مدار بسته ای که به طور دلخواه انتخاب شده باشد، مجموع جبری افت ولتاژ برابر است با مجموع جبری emfs رخ داده در این مدار. اولین قانون کیرشهوف از قانون بقای بار الکتریکی ناشی می شود. تعداد معادلات در مجموع باید برابر با تعداد کمیت های مورد نظر باشد (سیستم معادلات باید شامل تمام مقاومت ها و emf باشد).

? جریان الکتریکی در گاز فرآیندهای یونیزاسیون و نوترکیب مفهوم پلاسما

جریان الکتریکی در گازها حرکت هدایت شده الکترون ها و یون های آزاد است. در شرایط عادی، گازها دی الکتریک هستند و پس از یونیزاسیون به هادی تبدیل می شوند. یونیزاسیون فرآیند تشکیل یون ها با جداسازی الکترون ها از مولکول های گاز است. به دلیل قرار گرفتن در معرض یونیزر خارجی - گرمایش قوی، تابش اشعه ایکس یا فرابنفش، بمباران الکترونی رخ می دهد. نوترکیبی فرآیند معکوس یونیزاسیون است. پلاسما یک گاز یونیزه کامل یا جزئی است که در آن غلظت بارهای مثبت و منفی برابر است.

? جریان الکتریکی در خلاء انتشار ترمیونیک

حامل های جریان در خلاء الکترون هایی هستند که به دلیل انتشار از سطح الکترودها ساطع می شوند. گسیل ترمیونی گسیل الکترون ها توسط فلزات گرم شده است.

? درباره پدیده ابررسانایی چه می دانید؟

پدیده ای که در آن مقاومت برخی از فلزات خالص (قلع، سرب، آلومینیوم) در دمای نزدیک به صفر مطلق به صفر می رسد.

? از مقاومت الکتریکی هادی ها چه می دانید؟ مقاومت، وابستگی آن به دما، هدایت الکتریکی چیست؟ از اتصال سری و موازی هادی ها چه می دانید؟ شانت، مقاومت اضافی چیست؟

مقاومت مقداری است که مستقیماً با طول هادی متناسب است لو با مساحت نسبت معکوس دارد اسسطح مقطع هادی: (r-resistivity). رسانایی متقابل مقاومت است. مقاومت ویژه (مقاومت یک هادی به طول 1 متر با مقطع 1 متر مربع). مقاومت ویژه به دما بستگی دارد، در اینجا a ضریب دما است، آرو آر 0، r و r 0 - مقاومت ها و مقاومت ها در تیو 0 0 C. موازی - ، ترتیبی R=R 1 +آر 2 +…+Rn. یک مقاومت شنت به طور موازی با یک ابزار اندازه گیری الکتریکی متصل می شود تا بخشی از جریان الکتریکی را برای گسترش محدودیت های اندازه گیری منحرف کند.

? یک میدان مغناطیسی چه منابعی می توانند میدان مغناطیسی ایجاد کنند؟

میدان مغناطیسی نوع خاصی از ماده است که بارهای الکتریکی متحرک از طریق آن برهم کنش دارند. دلیل وجود میدان مغناطیسی ثابت یک هادی ثابت با جریان الکتریکی ثابت یا آهنرباهای دائمی است.

? قانون آمپر را فرموله کنید. چگونه هادی هایی که از طریق آنها جریان در یک جهت (مخالف) می گذرد، برهم کنش می کنند؟

یک هادی حامل جریان با نیروی آمپر برابر با .

ب - القای مغناطیسی، من-جریان در هادی، D ل- طول بخش هادی، یک زاویه بین القای مغناطیسی و بخش هادی. در یک جهت جذب می کنند، در جهت مخالف دفع می کنند.

? نیروی آمپر را تعریف کنید. چگونه جهت آن را تعیین کنیم؟

این نیرویی است که بر یک هادی حامل جریان که در میدان مغناطیسی قرار می گیرد، وارد می شود. جهت را به صورت زیر تعیین می کنیم: کف دست چپ را طوری قرار می دهیم که خطوط القای مغناطیسی وارد آن شوند و چهار انگشت کشیده شده در امتداد جریان در هادی هدایت می شوند. شست خم شده جهت نیروی آمپر را نشان می دهد.

? حرکت ذرات باردار در میدان مغناطیسی را توضیح دهید. نیروی لورنتس چیست؟ جهت آن چیست؟

یک ذره باردار متحرک میدان مغناطیسی خود را ایجاد می کند. اگر در یک میدان مغناطیسی خارجی قرار گیرد، برهمکنش میدان ها خود را در ظهور نیرویی که بر ذره از میدان خارجی وارد می کند - نیروی لورنتس آشکار می شود. جهت طبق قانون دست چپ است. برای بار مثبت - بردار ب وارد کف دست چپ می شود، چهار انگشت در امتداد حرکت بار مثبت (بردار سرعت) هدایت می شوند، شست خم شده جهت نیروی لورنتس را نشان می دهد. در بار منفی، همان نیرو در جهت مخالف عمل می کند.

(q-شارژ، v-سرعت، ب- القاء، a- زاویه بین جهت سرعت و القای مغناطیسی).

? قاب با جریان در میدان مغناطیسی یکنواخت. ممان مغناطیسی چگونه تعیین می شود؟

میدان مغناطیسی روی قاب حامل جریان اثر جهت‌گیری دارد و آن را به روشی خاص می‌چرخاند. گشتاور با فرمول تعیین می شود: م =پ مترایکس ب ، جایی که پ متر- بردار ممان مغناطیسی قاب با جریان، برابر است است n (جریان به ازای سطح کانتور، در واحد نرمال به کانتور)، ب -بردار القای مغناطیسی، مشخصه کمی میدان مغناطیسی.

? بردار القای مغناطیسی چیست؟ چگونه جهت آن را تعیین کنیم؟ میدان مغناطیسی به صورت گرافیکی چگونه نمایش داده می شود؟

بردار القای مغناطیسی نیروی مشخصه میدان مغناطیسی است. میدان مغناطیسی به وضوح با استفاده از خطوط نیرو به تصویر کشیده می شود. در هر نقطه از میدان، مماس بر خط میدان با جهت بردار القای مغناطیسی منطبق است.

? قانون بیوت-ساوارت-لاپلاس را فرموله و توضیح دهید.

قانون Biot-Savart-Laplace به شما امکان می دهد برای یک هادی با جریان محاسبه کنید منالقای میدان مغناطیسی د ب ، در یک نقطه دلخواه در فیلد d ایجاد شده است ل رهبر ارکستر: (در اینجا m 0 ثابت مغناطیسی است، m نفوذپذیری مغناطیسی محیط است). اگر حرکت انتقالی پیچ با جهت جریان در عنصر مطابقت داشته باشد، جهت بردار القایی توسط قانون پیچ سمت راست تعیین می شود.

? اصل برهم نهی میدان مغناطیسی را بیان کنید.

اصل برهم نهی - القای مغناطیسی میدان حاصل که توسط چندین جریان یا بارهای متحرک ایجاد می شود برابر است با مجموع برداری از القای مغناطیسی میدان های اضافه شده که توسط هر جریان یا بار متحرک به طور جداگانه ایجاد می شود:

? مشخصات اصلی میدان مغناطیسی را توضیح دهید: شار مغناطیسی، گردش میدان مغناطیسی، القای مغناطیسی.

شار مغناطیسی افاز طریق هر سطحی اسمقداری برابر با حاصل ضرب بزرگی بردار القای مغناطیسی و مساحت نامیده می شود. اسو کسینوس زاویه a بین بردارها ب و n (عادی بیرونی به سطح). گردش وکتور ب بیش از یک کانتور بسته داده شده، انتگرال شکل نامیده می شود، جایی که d ل - بردار طول ابتدایی کانتور. قضیه گردش برداری ب : گردش برداری ب در طول یک مدار بسته دلخواه برابر است با حاصلضرب ثابت مغناطیسی و مجموع جبری جریان های تحت پوشش این مدار. بردار القای مغناطیسی نیروی مشخصه میدان مغناطیسی است. میدان مغناطیسی به وضوح با استفاده از خطوط نیرو به تصویر کشیده می شود. در هر نقطه از میدان، مماس بر خط میدان با جهت بردار القای مغناطیسی منطبق است.

? شرط مغناطیسی بودن میدان مغناطیسی را به صورت انتگرال و دیفرانسیل بنویسید و نظر دهید.

فیلدهای برداری که در آنها منبع و سینک وجود ندارد، سلونوئیدی نامیده می شوند. شرایط میدان مغناطیسی سلونوئیدی به صورت انتگرال: و شکل دیفرانسیل:

? مغناطیسی. انواع آهنربا. فرومغناطیس ها و خواص آنها هیسترزیس چیست؟

ماده ای مغناطیسی است اگر بتواند تحت تأثیر میدان مغناطیسی یک گشتاور مغناطیسی (مغناطیس) به دست آورد. به موادی که در یک میدان مغناطیسی خارجی در جهت میدان مغناطیسی می شوند مواد دیامغناطیس می گویند. این دو دسته مواد مغناطیسی ضعیف نامیده می شوند. مواد مغناطیسی قوی که حتی در غیاب میدان مغناطیسی خارجی مغناطیسی می شوند فرومغناطیس نامیده می شوند. . پسماند مغناطیسی تفاوت در مقادیر مغناطیسی یک فرومغناطیس در همان قدرت میدان مغناطیسی H بسته به مقدار مغناطیس اولیه است. این وابستگی گرافیکی حلقه پسماند نامیده می شود.

? قانون جریان کل را به صورت انتگرال و دیفرانسیل (سطوح اصلی مغناطیس استاتیک در ماده) فرموله و توضیح دهید.

? القای الکترومغناطیسی چیست؟ قانون اساسی القای الکترومغناطیسی (قانون فارادی) را تدوین و توضیح دهید. حکومت لنز.

پدیده وقوع نیروی الکتروموتور (emf القایی) در هادی واقع در میدان مغناطیسی متناوب یا حرکت در میدان مغناطیسی ثابت را القای الکترومغناطیسی می نامند. قانون فارادی: هر دلیلی برای تغییر در شار القای مغناطیسی پوشیده شده توسط یک حلقه رسانای بسته، ایجاد شده در حلقه EMF

علامت منفی با قانون لنز تعیین می شود - جریان القایی در مدار همیشه دارای جهتی است که میدان مغناطیسی ایجاد شده از تغییر در شار مغناطیسی که باعث این جریان القایی شده است جلوگیری می کند.

? پدیده خود القایی چیست؟ اندوکتانس، واحدهای اندازه گیری چیست؟ جریان در هنگام بستن و باز کردن مدار الکتریکی.

وقوع emf القایی در یک مدار رسانا تحت تأثیر میدان مغناطیسی خود هنگام تغییر، ناشی از تغییر در قدرت جریان در هادی. اندوکتانس یک ضریب تناسب بسته به شکل و اندازه هادی یا مدار، [H] است. مطابق با قانون لنز، emf خود القایی از افزایش جریان در هنگام روشن شدن مدار و کاهش جریان در هنگام خاموش شدن مدار جلوگیری می کند. بنابراین، مقدار جریان نمی تواند فورا تغییر کند (آنالوگ مکانیکی اینرسی است).

? پدیده القای متقابل. ضریب القاء متقابل.

اگر دو مدار ثابت در نزدیکی یکدیگر قرار گیرند، هنگامی که قدرت جریان در یک مدار تغییر می کند، یک emf در مدار دیگر رخ می دهد. این پدیده را القای متقابل می نامند. ضرایب تناسب L 21 و L 12 را اندوکتانس متقابل مدارها می نامند، آنها برابر هستند.

? معادلات ماکسول را به صورت انتگرال بنویسید. معنای ظاهری آنها را توضیح دهید.

; ;

; .

از نظریه ماکسول چنین بر می آید که میدان های الکتریکی و مغناطیسی را نمی توان مستقل در نظر گرفت - تغییر در زمان یکی منجر به تغییر در دیگری می شود.

? انرژی میدان مغناطیسی چگالی انرژی میدان مغناطیسی

انرژی، L- اندوکتانس، من- قدرت فعلی

تراکم , که در- القای مغناطیسی، ن- قدرت میدان مغناطیسی V-جلد.

? اصل نسبیت در الکترودینامیک

قوانین کلی میدان های الکترومغناطیسی با معادلات ماکسول توصیف می شوند. در الکترودینامیک نسبیتی ثابت شده است که تغییر ناپذیری نسبیتی این معادلات تنها در شرایط نسبیت میدان های الکتریکی و مغناطیسی رخ می دهد، یعنی. زمانی که ویژگی های این میدان ها به انتخاب سیستم های مرجع اینرسی بستگی دارد. در یک سیستم متحرک، میدان الکتریکی مانند یک سیستم ساکن است، اما در یک سیستم متحرک میدان مغناطیسی وجود دارد که در یک سیستم ساکن وجود ندارد.

نوسانات و امواج