Osnove elektrodinamike. elektrostatika Zakoni klasične elektrodinamike odnose se na

Elektrodinamika... Pravopisni rječnik-priručnik

Klasična teorija (nekvantna) ponašanja elektromagnetskog polja, koje provodi međudjelovanje između el. naboji (elektromagnetska interakcija). Klasični zakoni makroskopski E. formulirani su u Maxwellovim jednadžbama, koje omogućuju ... Fizička enciklopedija

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

Moderna enciklopedija

Elektrodinamika- klasična, teorija nekvantnih elektromagnetskih procesa u kojima glavnu ulogu imaju međudjelovanja nabijenih čestica u različitim medijima i vakuumu. Nastanku elektrodinamike prethodili su radovi C. Coulomba, J. Biota, F. Savarta, ... ... Ilustrirani enciklopedijski rječnik

Klasična teorija elektromagnetskih procesa u različitim medijima i vakuumu. Pokriva ogroman skup pojava u kojima glavnu ulogu igraju interakcije između nabijenih čestica koje se odvijaju kroz elektromagnetsko polje... Veliki enciklopedijski rječnik

ELEKTRODINAMIKA, u fizici, područje koje proučava međudjelovanje između električnog i magnetskog polja i nabijenih tijela. Ova disciplina započela je u 19. stoljeću. sa svojim teorijskim radovima James MAXWELL, kasnije je postala dio... ... Znanstveni i tehnički enciklopedijski rječnik

ELEKTRODINAMIKA, elektrodinamika, mnoge druge. ne, žensko (vidi elektricitet i dinamika) (fizički). Odjel za fiziku, proučavanje svojstava električne struje, elektriciteta u gibanju; mrav. elektrostatika. Ušakovljev objašnjavajući rječnik. D.N. Ushakov. 1935. 1940. … Ušakovljev objašnjavajući rječnik

ELEKTRODINAMIKA, i g. (specijalista.). Teorija elektromagnetskih procesa u različitim medijima i vakuumu. Ozhegovov objašnjavajući rječnik. SI. Ozhegov, N.Yu. Švedova. 1949. 1992. … Ozhegovov objašnjavajući rječnik

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

elektrodinamika- - [A.S. Goldberg. Englesko-ruski energetski rječnik. 2006] Teme elektroenergetike u općoj EN elektrodinamici ... Vodič za tehničke prevoditelje

knjige

• Elektrodinamika, A. E. Ivanov. Ovaj udžbenik je samodostatan: predstavlja predavanja koja je niz godina držao izvanredni profesor u specijaliziranom obrazovnom i znanstvenom centru MSTU. N. E. Bauman...
• Elektrodinamika, Sergej Anatoljevič Ivanov. ...

DEFINICIJA

Elektromagnetska polja i elektromagnetske interakcije proučava grana fizike tzv elektrodinamika.

Klasična elektrodinamika proučava i opisuje svojstva elektromagnetskih polja. Ispituje zakonitosti međudjelovanja elektromagnetskih polja s tijelima s električnim nabojem.

Osnovni pojmovi elektrodinamike

Osnova elektrodinamike nepokretnog medija su Maxwellove jednadžbe. Elektrodinamika operira osnovnim pojmovima kao što su elektromagnetsko polje, električni naboj, elektromagnetski potencijal, Poyntingov vektor.

Elektromagnetsko polje je posebna vrsta materije koja se manifestira kada jedno nabijeno tijelo međudjeluje s drugim. Često se, kada se razmatra elektromagnetsko polje, razlikuju njegove komponente: električno polje i magnetsko polje. Električno polje stvara električni naboj ili izmjenično magnetsko polje. Magnetsko polje nastaje kada se naboj (nabijeno tijelo) pomiče iu prisutnosti vremenski promjenjivog električnog polja.

Elektromagnetski potencijal je fizikalna veličina koja određuje raspodjelu elektromagnetskog polja u prostoru.

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

Poyntingov vektor (Umov-Poyntingov vektor) je fizikalna veličina koja je vektor gustoće toka energije elektromagnetskog polja. Veličina ovog vektora jednaka je energiji koja se u jedinici vremena prenese kroz jedinicu površine koja je okomita na smjer širenja elektromagnetske energije.

Elektrodinamika je osnova za proučavanje i razvoj optike (kao grane znanosti) i fizike radiovalova. Ova grana znanosti temelj je radiotehnike i elektrotehnike.

Klasična elektrodinamika, pri opisivanju svojstava elektromagnetskih polja i principa njihove interakcije, koristi Maxwellov sustav jednadžbi (u integralnom ili diferencijalnom obliku), dopunjujući ga sustavom materijalnih jednadžbi, rubnih i početnih uvjeta.

Maxwellove strukturne jednadžbe

Maxwellov sustav jednadžbi ima isto značenje u elektrodinamici kao Newtonovi zakoni u klasičnoj mehanici. Maxwellove jednadžbe dobivene su kao rezultat generalizacije brojnih eksperimentalnih podataka. Razlikuju se Maxwellove strukturne jednadžbe koje se pišu u integralnom ili diferencijalnom obliku te materijalne jednadžbe koje povezuju vektore s parametrima koji karakteriziraju električna i magnetska svojstva tvari.

Maxwellove strukturne jednadžbe u integralnom obliku (u SI sustavu):

gdje je vektor jakosti magnetskog polja; je vektor gustoće električne struje; - vektor električnog pomaka. Jednadžba (1) odražava zakon stvaranja magnetskih polja. Magnetsko polje nastaje kada se naboj pomiče (električna struja) ili kada se mijenja električno polje. Ova jednadžba je generalizacija Biot-Savart-Laplaceovog zakona. Jednadžba (1) se naziva teorem o cirkulaciji magnetskog polja.

gdje je vektor indukcije magnetskog polja; - vektor jakosti električnog polja; L je zatvorena petlja kroz koju cirkulira vektor jakosti električnog polja. Drugi naziv za jednadžbu (2) je zakon elektromagnetske indukcije. Izraz (2) znači da vrtložno električno polje nastaje zbog izmjeničnog magnetskog polja.

gdje je električni naboj; - gustoća naboja. Jednadžba (3) naziva se Ostrogradsky-Gaussov teorem. Električni naboji su izvori električnog polja; postoje slobodni električni naboji.

Jednadžba (4) pokazuje da je magnetsko polje vrtložno. Magnetski naboji ne postoje u prirodi.

Maxwellove strukturne jednadžbe u diferencijalnom obliku (SI sustav):

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

gdje je vektor jakosti magnetskog polja; - vektor dielektričnog pomaka; - vektor gustoće struje.

gdje je gustoća distribucije električnog naboja.

Maxwellove strukturne jednadžbe u diferencijalnom obliku određuju elektromagnetsko polje u bilo kojoj točki prostora. Ako su naboji i struje kontinuirano raspoređeni u prostoru, tada su integralni i diferencijalni oblik Maxwellovih jednadžbi ekvivalentni. Međutim, ako postoje površine diskontinuiteta, tada je integralni oblik zapisa Maxwellovih jednadžbi općenitiji.

Da bi se postigla matematička ekvivalencija integralnih i diferencijalnih oblika Maxwellovih jednadžbi, diferencijalna notacija dopunjena je rubnim uvjetima.

Iz Maxwellovih jednadžbi proizlazi da izmjenično magnetsko polje stvara izmjenično električno polje i obrnuto, odnosno da su ta polja neodvojiva i tvore jedno elektromagnetsko polje. Izvori električnog polja mogu biti električni naboji ili vremenski promjenjivo magnetsko polje. Magnetska polja pobuđuju pokretni električni naboji (struje) ili izmjenična električna polja. Maxwellove jednadžbe nisu simetrične u odnosu na električna i magnetska polja. To se događa jer električni naboji postoje, ali magnetski ne.

Materijalne jednadžbe

Maxwellov sustav strukturnih jednadžbi dopunjen je materijalnim jednadžbama koje odražavaju odnos vektora s parametrima koji karakteriziraju električna i magnetska svojstva materije.

gdje je relativna dielektrična konstanta, je relativna magnetska permeabilnost, je specifična električna vodljivost, je električna konstanta, je magnetska konstanta. Medij se u ovom slučaju smatra izotropnim, neferomagnetnim, neferoelektričnim.

Primjeri rješavanja problema

PRIMJER 1

OSNOVE ELEKTRODINAMIKE. ELEKTROSTATIKA

OSNOVE ELEKTRODINAMIKE

Elektrodinamika- znanost o svojstvima elektromagnetskog polja.

Elektromagnetsko polje- određeno kretanjem i međudjelovanjem nabijenih čestica.

Manifestacija električnog/magnetskog polja- ovo je djelovanje električnih/magnetskih sila:
1) sile trenja i sile elastičnosti u makrokozmosu;
2) djelovanje električnih/magnetskih sila u mikrokozmosu (struktura atoma, sprezanje atoma u molekule,
transformacija elementarnih čestica)

Otkriće električnog/magnetskog polja- J. Maxwell.

ELEKTROSTATIKA

Grana elektrodinamike proučava električki nabijena tijela u mirovanju.

Elementarne čestice možda ima e-poštu naboj, tada se nazivaju nabijeni;
- međusobno djeluju silama koje ovise o udaljenosti između čestica,
ali višestruko premašuju sile međusobne gravitacije (ova interakcija se zove
elektromagnetski).

E-mail naplatiti- fizički vrijednost određuje intenzitet električnih/magnetskih interakcija.
Postoje 2 predznaka električnih naboja: pozitivni i negativni.
Čestice jednakog naboja se odbijaju, a čestice različitog naboja privlače.
Proton ima pozitivan naboj, elektron ima negativan naboj, a neutron je električki neutralan.

Elementarni naboj- minimalna naknada koja se ne može podijeliti.
Kako možemo objasniti prisutnost elektromagnetskih sila u prirodi?
- Sva tijela sadrže nabijene čestice.
U normalnom stanju organizma el. neutralni (budući da je atom neutralan), i električni/magnetski. moći se ne očituju.

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

Elektrifikacija tijela- ovo je jedan od načina dobivanja nabijenih tijela, na primjer, kontaktom).
U tom su slučaju oba tijela nabijena, a naboji su suprotnog predznaka, ali jednaki po veličini.

Zakon održanja električnog naboja.

U zatvorenom sustavu algebarski zbroj naboja svih čestica ostaje nepromijenjen.
(... ali ne i broj nabijenih čestica, jer postoje transformacije elementarnih čestica).

Zatvoreni sustav

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

Coulombov zakon

Osnovni zakon elektrostatike.

Sila međudjelovanja između dva točkasto fiksirana nabijena tijela u vakuumu je izravno proporcionalna
umnožak modula naboja i obrnuto je proporcionalan kvadratu udaljenosti između njih.

Kada tijela se smatraju točkastim tijelima? - ako je udaljenost između njih višestruko veća od veličine tijela.
Ako dva tijela imaju električni naboj, tada međusobno djeluju prema Coulombovom zakonu.

Jedinica električnog naboja
1 C je naboj koji prolazi kroz poprečni presjek vodiča u 1 sekundi pri jakosti struje od 1 A.
1 C je vrlo velik naboj.
Elementarni naboj:

ELEKTRIČNO POLJE

Okolo postoji električni naboj, materijalno.
Glavno svojstvo električnog polja: djelovanje sile na električni naboj koji je u njega unijet.

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

Jačina električnog polja.- kvantitativne karakteristike el. polja.
je omjer sile kojom polje djeluje na uneseni točkasti naboj i veličine tog naboja.
- ne ovisi o veličini unesenog naboja, već karakterizira električno polje!

Smjer vektora napetosti
poklapa se sa smjerom vektora sile koja djeluje na pozitivan naboj, a suprotno od smjera sile koja djeluje na negativan naboj.

Snaga polja točkastog naboja:

gdje je q0 naboj koji stvara električno polje.
U bilo kojoj točki polja, intenzitet je uvijek usmjeren duž ravne linije koja povezuje tu točku i q0.

ELEKTRIČNI KAPACITET

Karakterizira sposobnost dvaju vodiča da akumuliraju električni naboj.
- ne ovisi o q i U.
- ovisi o geometrijskim dimenzijama vodiča, njihovom obliku, međusobnom položaju, električnim svojstvima medija između vodiča.

SI jedinice: (F - farad)

KONDENZATORI

Električni uređaj koji pohranjuje naboj
(dva vodiča odvojena slojem dielektrika).

Gdje je d puno manji od dimenzija vodiča.

Oznaka na električnim dijagramima:

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

Vrste kondenzatora:
1. po vrsti dielektrika: zračni, liskunski, keramički, elektrolitski
2. prema obliku ploča: plosnate, kuglaste.
3. po kapacitetu: stalni, promjenjivi (podesivi).

Električni kapacitet ravnog kondenzatora

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

Uključivanje kondenzatora u električni krug

paralelno

sekvencijalno

Tada je ukupni električni kapacitet (C):

kada su spojeni paralelno

.

kada su povezani u seriju

DC AC VEZE

Struja- uređeno kretanje nabijenih čestica (slobodnih elektrona ili iona).
U ovom slučaju, električna energija se prenosi kroz presjek vodiča. naboj (tijekom toplinskog gibanja nabijenih čestica ukupni preneseni električni naboj = 0, jer se pozitivni i negativni naboji kompenziraju).

E-mail upute Trenutno- konvencionalno je prihvaćeno razmatranje smjera kretanja pozitivno nabijenih čestica (od + do -).

Akcije putem e-pošte struja (u vodiču):

toplinski učinak struje- zagrijavanje vodiča (osim za supravodiče);

kemijski učinak struje - pojavljuje se samo u elektrolitima.Na elektrodama se oslobađaju tvari koje čine elektrolit;

magnetski učinak struje(glavni) - promatra se u svim vodičima (otklon magnetske igle u blizini vodiča s strujom i djelovanje sile struje na susjedne vodiče kroz magnetsko polje).

OHMOV ZAKON ZA ODSJEK KRUGA

gdje je R otpor dijela kruga. (sam vodič se također može smatrati dijelom kruga).

Svaki vodič ima svoju specifičnu strujno-naponsku karakteristiku.

OTPORNOST

Osnovne električne karakteristike vodiča.
- prema Ohmovom zakonu, ova vrijednost je konstantna za dati vodič.

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

Otpor ovisi samo o svojstvima vodiča:

gdje je S površina poprečnog presjeka vodiča, l je duljina vodiča,
ro - otpornost koja karakterizira svojstva tvari vodiča.

ELEKTRIČNI KRUGOVI

Sastoje se od izvora, potrošača električne struje, vodiča i sklopke.

SERIJSKI SPAJ VODIČA

I - jakost struje u krugu
U - napon na krajevima dionice strujnog kruga

PARALELNI SPAJ VODIČA

I - jakost struje u nerazgranatom dijelu kruga
U - napon na krajevima dionice strujnog kruga
R - ukupni otpor dijela kruga

Prisjetite se kako su povezani mjerni instrumenti:

Ampermetar - spojen u seriju s vodičem u kojem se mjeri struja.

Voltmetar – spojen paralelno s vodičem na kojem se mjeri napon.

DC RAD

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

Rad struje na dionici strujnog kruga jednak je umnošku struje, napona i vremena u kojem je rad obavljen.

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

Prema zakonu održanja energije:

Rad je jednak promjeni energije dijela strujnog kruga, pa je energija koju oslobodi vodič jednaka radu struje.

U SI sustavu:

JOULE-LENCOV ZAKON

Kada struja prolazi kroz vodič, vodič se zagrijava i dolazi do izmjene topline s okolinom, tj. vodič predaje toplinu tijelima koja ga okružuju.

Količina topline koju oslobađa vodič kroz struju u okolinu jednaka je umnošku kvadrata jakosti struje, otpora vodiča i vremena prolaska struje kroz vodič.

Prema zakonu održanja energije, količina topline koju oslobodi vodič brojčano je jednaka radu struje koja teče kroz vodič za isto vrijeme.

U SI sustavu:

[Q] = 1 J

DC NAPAJANJE

Omjer rada struje tijekom vremena t i ovog vremenskog intervala.

U SI sustavu:

Fenomen supravodljivosti

Otkriće niskotemperaturne supravodljivosti:
1911 - nizozemski znanstvenik Kamerling - Onnes
promatrano na ultra-niskim temperaturama (ispod 25 K) u mnogim metalima i legurama;
Na takvim temperaturama, otpornost tih tvari postaje iščezavajuće mala.

Godine 1957. dano je teoretsko objašnjenje fenomena supravodljivosti:
Cooper (SAD), Bogolyubov (SSSR)

1957. godine Collinsov pokus: struja u zatvorenom krugu bez izvora struje nije prestajala 2,5 godine.

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

Poteškoće u postizanju supravodljivosti:
- potreba za jakim hlađenjem tvari

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

Trenutno u energetskom sektoru postoji veliki problem
- velike gubitke električne energije tijekom prijenosa nju žicom.

Moguće rješenje Problemi:
kod supravodljivosti, otpor vodiča je približno 0
a gubici energije su naglo smanjeni.

Tvar s najvišom temperaturom supravodljivosti
Godine 1988. u SAD-u, na temperaturi od –148°C, dobivena je pojava supravodljivosti. Vodič je bila mješavina oksida talija, kalcija, barija i bakra - Tl2Ca2Ba2Cu3Ox.

poluvodič -

Tvar čiji otpor može varirati u širokom rasponu i vrlo brzo opada s porastom temperature, što znači da električna vodljivost (1/R) raste.
- uočeno u siliciju, germaniju, selenu i nekim spojevima.

Mehanizam provođenja u poluvodičima

Poluvodički kristali imaju atomsku kristalnu rešetku u kojoj su vanjski elektroni povezani sa susjednim atomima kovalentnim vezama.
Na niskim temperaturama čisti poluvodiči nemaju slobodnih elektrona i ponašaju se kao izolator.

ELEKTRIČNA STRUJA U VAKUUMU

Što je vakuum?
- ovo je stupanj razrijeđenosti plina pri kojem praktički nema sudara molekula;

Električna struja nije moguća jer mogući broj ioniziranih molekula ne može osigurati električnu vodljivost;
- moguće je stvoriti električnu struju u vakuumu ako koristite izvor nabijenih čestica;
- djelovanje izvora nabijenih čestica može se temeljiti na fenomenu termionske emisije.

Termionska emisija

- ovo je emisija elektrona od strane čvrstih ili tekućih tijela kada se zagrijavaju do temperatura koje odgovaraju vidljivom sjaju vrućeg metala.
Zagrijana metalna elektroda kontinuirano emitira elektrone, tvoreći elektronski oblak oko sebe.
U stanju ravnoteže, broj elektrona koji su napustili elektrodu jednak je broju elektrona koji su se u nju vratili (budući da elektroda postaje pozitivno nabijena kada se elektroni izgube).
Što je viša temperatura metala, to je veća gustoća elektronskog oblaka.

Vakuumska dioda

Električna struja u vakuumu moguća je u vakuumskim cijevima.
Vakuumska cijev je uređaj koji koristi fenomen termionske emisije.

Vakuumska dioda je dvoelektrodna (A - anoda i K - katoda) elektronska cijev.
Unutar staklene posude stvara se vrlo nizak tlak

H - žarna nit postavljena unutar katode za njezino zagrijavanje. Površina zagrijane katode emitira elektrone. Ako je anoda spojena na + izvora struje, a katoda na -, tada krug teče
stalna termoenička struja. Vakuumska dioda ima jednosmjernu vodljivost.
Oni. struja u anodi je moguća ako je potencijal anode veći od potencijala katode. U tom slučaju elektroni iz elektronskog oblaka privlače se na anodu, stvarajući električnu struju u vakuumu.

Strujno-naponska karakteristika vakuumske diode.

Pri niskim anodnim naponima ne dolaze svi elektroni koje katoda emitira do anode, a električna struja je mala. Pri visokim naponima struja dolazi do zasićenja, tj. maksimalna vrijednost.
Za ispravljanje izmjenične struje koristi se vakuumska dioda.

Struja na ulazu diodnog ispravljača:

Izlazna struja ispravljača:

Elektronske zrake

Ovo je tok brzo letećih elektrona u vakuumskim cijevima i uređajima s izbojem u plinu.

Svojstva elektronskih zraka:

Otklanja se u električnim poljima;
- otklanjaju se u magnetskim poljima pod utjecajem Lorentzove sile;
- kada se zraka koja pogađa tvar usporava, pojavljuje se rendgensko zračenje;
- izaziva sjaj (luminiscenciju) nekih čvrstih tijela i tekućina (luminofora);
- zagrijati tvar u dodiru s njom.

Katodna cijev (CRT)

Koriste se fenomeni termoemisije i svojstva elektronskih zraka.

CRT se sastoji od elektronskog topa, horizontalnog i vertikalnog deflektora
elektrodne ploče i ekran.
U elektronskom topu, elektroni koje emitira zagrijana katoda prolaze kroz elektrodu kontrolne mreže i ubrzavaju ih anode. Elektronski top fokusira snop elektrona u točku i mijenja svjetlinu svjetla na ekranu. Skretne vodoravne i okomite ploče omogućuju pomicanje elektronske zrake na ekranu u bilo koju točku na ekranu. Zaslon cijevi presvučen je fosforom koji počinje svijetliti kad je bombardiran elektronima.

Postoje dvije vrste cijevi:

1) s elektrostatskom kontrolom elektronskog snopa (skretanje električnog snopa samo električnim poljem);
2) s elektromagnetskom kontrolom (dodaju se magnetske otklonske zavojnice).

Glavne primjene CRT-a:

slikovne cijevi u televizijskoj opremi;
računalni zasloni;
elektronički osciloskopi u mjernoj tehnici.

ELEKTRIČNA STRUJA U PLINOVIMA

U normalnim uvjetima plin je dielektrik, tj. sastoji se od neutralnih atoma i molekula i ne sadrži slobodne nositelje električne struje.
Plin vodič je ionizirani plin. Ionizirani plin ima elektron-ionsku vodljivost.

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

Zrak je vodič kada se pojavi munja, električna iskra ili kada se pojavi zavareni luk.

Ionizacija plina

To je razgradnja neutralnih atoma ili molekula u pozitivne ione i elektrone uklanjanjem elektrona iz atoma. Ionizacija se događa kada se plin zagrijava ili izloži zračenju (UV, X-zrake, radioaktivno) i objašnjava se raspadom atoma i molekula tijekom sudara pri velikim brzinama.

Plinsko pražnjenje

To je električna struja u ioniziranim plinovima.
Nositelji naboja su pozitivni ioni i elektroni. Plinsko pražnjenje opaža se u plinskim cijevima (svjetiljkama) kada su izložene električnom ili magnetskom polju.

Rekombinacija nabijenih čestica

- plin prestaje biti vodič ako prestane ionizacija, to se događa kao rezultat rekombinacije (ponovnog spajanja suprotno nabijenih čestica).

Postoji samoodrživo i nesamoodrživo plinsko pražnjenje.

Nesamoodrživo plinsko pražnjenje

Ako se zaustavi djelovanje ionizatora, prestat će i pražnjenje.

Kada pražnjenje dosegne zasićenje, grafikon postaje vodoravan. Ovdje je električna vodljivost plina uzrokovana samo djelovanjem ionizatora.

Samoodrživo plinsko pražnjenje

U tom slučaju, plinsko pražnjenje se nastavlja i nakon prestanka rada vanjskog ionizatora zbog iona i elektrona koji nastaju udarnom ionizacijom (= ionizacija strujnog udara); nastaje kada se razlika potencijala između elektroda poveća (nastaje elektronska lavina).
Nesamoodrživo plinsko pražnjenje može se transformirati u samoodrživo plinsko pražnjenje kada je Ua = U paljenje.

Električni slom plina

Proces prijelaza nesamoodrživog plinskog pražnjenja u samoodrživi.

Dolazi do samoodrživog pražnjenja plina 4 vrste:

1. tinjajuće - pri niskim tlakovima (do nekoliko mm Hg) - opaženo u plinsko-svjetlećim cijevima i plinskim laserima.
2. iskra - pri normalnom tlaku i velikoj jakosti električnog polja (munja - jakost struje do stotina tisuća ampera).
3. korona - pri normalnom tlaku u nejednolikom električnom polju (na vrhu).
4. luk - velika gustoća struje, nizak napon između elektroda (temperatura plina u kanalu luka -5000-6000 stupnjeva Celzijusa); promatrana u reflektorima i filmskoj opremi za projekcije.

Ova ispuštanja se opažaju:

tinjajuće - u fluorescentnim svjetiljkama;
iskra - u munji;
korona - u elektrofilterima, tijekom curenja energije;
luk - tijekom zavarivanja, u živinim svjetiljkama.

Plazma

Ovo je četvrto agregacijsko stanje tvari s visokim stupnjem ionizacije uslijed sudaranja molekula velikom brzinom pri visokoj temperaturi; nalazimo u prirodi: ionosfera - slabo ionizirana plazma, Sunce - potpuno ionizirana plazma; umjetna plazma - u plinskim žaruljama.

Plazma može biti:

Niska temperatura - na temperaturama manjim od 100 000 K;
visoke temperature - na temperaturama iznad 100 000K.

Osnovna svojstva plazme:

Visoka električna vodljivost
- snažna interakcija s vanjskim električnim i magnetskim poljima.

Na temperaturi

Svaka tvar je u stanju plazme.

Zanimljivo je da je 99% materije u svemiru plazma

TEST PITANJA ZA TESTIRANJE

Coulombov zakon:

Gdje F – sila elektrostatskog međudjelovanja između dva nabijena tijela;

q 1 , q 2 – električni naboji tijela;

ε – relativna dielektrična konstanta medija;

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

r– udaljenost između dva nabijena tijela.

Linearna gustoća naboja:

gdje d q – elementarni naboj po dionici duljine d l.

Površinska gustoća naboja:

gdje d q – elementarni naboj na površini d s.

Volumenska gustoća naboja:

gdje d q – elementarni naboj, u volumenu d V.

Jačina električnog polja:

Gdje F – sila koja djeluje na naboj q.

Gaussov teorem:

Gdje E– jakost elektrostatskog polja;

d S – vektor , čiji je modul jednak površini površine koja se probija, a smjer se podudara sa smjerom normale na mjesto;

q– algebarski zbroj zatvorenika unutar površine d S naknade.

Teorem o cirkulaciji vektora napetosti:

Potencijal elektrostatskog polja:

Gdje W p – potencijalna energija točkastog naboja q.

Potencijal točkastog punjenja:

Snaga polja točkastog naboja:

.

Jakost polja koju stvara beskonačna ravna ravnomjerno nabijena linija ili beskonačno dugi cilindar:

Gdje τ – linearna gustoća naboja;

r– udaljenost od osi navoja ili cilindra do točke u kojoj se određuje jakost polja.

Jačina polja koju stvara beskonačna ravnomjerna nabijena ravnina:

gdje je σ površinska gustoća naboja.

Odnos potencijala i napetosti u općem slučaju:

E= – gradφ = .

Odnos između potencijala i intenziteta u slučaju uniformnog polja:

E= ,

Gdje d– udaljenost točaka s potencijalima φ 1 i φ 2.

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

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

A=q(φ 1 – φ 2).

Električni kapacitet vodiča:

Gdje q– naboj vodiča;

φ je potencijal vodiča, pod uvjetom da se u beskonačnosti potencijal vodiča uzima jednak nuli.

Kapacitet kondenzatora:

Gdje q– naboj 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 baterije kondenzatora:

b) s paralelnim spojem:

Energija nabijenog kondenzatora:

,

Gdje q– naboj kondenzatora;

U– razlika potencijala između ploča;

C– električni kapacitet kondenzatora.

DC napajanje:

gdje d q– naboj koji teče kroz presjek vodiča tijekom vremena d t.

Gustoća struje:

Gdje ja– jakost struje u vodiču;

S– područje vodiča.

Ohmov zakon za dio kruga koji ne sadrži EMF:

Gdje ja– jakost struje u području;

U

R– otpornost područja.

Ohmov zakon za dio kruga koji sadrži emf:

Gdje ja– jakost struje u području;

U– napon na krajevima dionice;

R– ukupni otpor presjeka;

ε – EMF izvora.

Ohmov zakon za zatvoreni (potpuni) krug:

Gdje ja– jakost struje u krugu;

R– vanjski otpor kruga;

r– unutarnji otpor izvora;

ε – EMF izvora.

Kirchhoffovi zakoni:

2. ,

gdje je algebarski zbroj jakosti struja koje konvergiraju u čvoru;

– algebarski zbroj padova napona u krugu;

– algebarski zbroj EMF u krugu.

Otpor vodiča:

Gdje R– otpor vodiča;

ρ – otpor vodiča;

l– duljina vodiča;

S

Vodljivost vodiča:

Gdje G– vodljivost vodiča;

γ – vodljivost vodiča;

l– duljina vodiča;

S– površina poprečnog presjeka vodiča.

Otpor sustava vodiča:

a) sa serijskom vezom:

a) u paralelnom spoju:

Trenutačni rad:

,

Gdje A– tekući rad;

U- napon;

ja– jakost struje;

R- otpor;

t- vrijeme.

Trenutna snaga:

.

Joule–Lenzov zakon

Gdje Q– količina oslobođene topline.

Ohmov zakon u diferencijalnom obliku:

j=γ E ,

Gdje j – gustoća struje;

γ – specifična vodljivost;

E– jakost električnog polja.

Odnos između magnetske indukcije i jakosti magnetskog polja:

B=μμ 0 H ,

Gdje B – vektor magnetske indukcije;

μ– magnetska permeabilnost;

H– jakost magnetskog polja.

Biot-Savart-Laplaceov zakon:

,

gdje d B – indukcija magnetskog polja koju stvara vodič u određenoj točki;

μ – magnetska permeabilnost;

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

ja– jakost struje u vodiču;

d l – element vodiča;

r– radijus vektor izvučen iz elementa d l vodič do točke u kojoj se određuje indukcija magnetskog polja.

Zakon o ukupnoj struji za magnetsko polje (teorem o vektorskoj cirkulaciji B):

,

Gdje n– broj vodiča sa strujama obuhvaćenim krugom L slobodan oblik.

Magnetska indukcija u središtu kružne struje:

Gdje R– radijus kružnog zavoja.

Magnetska indukcija na osi kružne struje:

,

Gdje h– udaljenost od središta zavojnice do točke u kojoj se određuje magnetska indukcija.

Magnetska indukcija strujnog polja:

Gdje r 0 – udaljenost od osi žice do točke u kojoj se određuje magnetska indukcija.

Magnetska indukcija polja solenoida:

B=μμ 0 nI,

Gdje n– omjer broja zavoja solenoida i njegove duljine.

Snaga ampera:

d F = ja,

gdje d F – Amperska snaga;

ja– jakost struje u vodiču;

d l – duljina vodiča;

B– indukcija magnetskog polja.

Lorentzova sila:

F=q E +q[v B ],

Gdje F – Lorentzova sila;

q– naboj čestica;

E– jakost električnog polja;

v– brzina čestice;

B– indukcija magnetskog polja.

Magnetski tok:

a) u slučaju jednolikog magnetskog polja i ravne površine:

Φ=B n S,

Gdje Φ – magnetski tok;

Bn– projekcija vektora magnetske indukcije na normalni vektor;

S– područje konture;

b) u slučaju nejednolikog magnetskog polja i proizvoljne projekcije:

Veze toka (puni protok) za toroid i solenoid:

Gdje Ψ – puni protok;

N – broj zavoja;

Φ – magnetski tok koji prožima jedan zavoj.

Induktivitet petlje:

Induktivitet solenoida:

L=μμ 0 n 2 V,

Gdje L– induktivitet solenoida;

μ – magnetska permeabilnost;

μ 0 – magnetska konstanta;

n– omjer broja zavoja i njegove duljine;

V– volumen solenoida.

Faradayev zakon elektromagnetske indukcije:

gdje je ε ja– inducirana emf;

– promjena ukupnog protoka po jedinici vremena.

Rad na pomicanju zatvorene petlje u magnetskom polju:

A=jaΔ Φ,

Gdje A– rad na pomicanju konture;

ja– jakost struje u krugu;

Δ Φ – promjena magnetskog toka koji prolazi kroz krug.

Samoinducirana emf:

Energija magnetskog polja:

Volumetrijska gustoća energije magnetskog polja:

,

gdje je ω volumetrijska gustoća energije magnetskog polja;

B– indukcija magnetskog polja;

H– jakost magnetskog polja;

μ – magnetska permeabilnost;

μ 0 – magnetska konstanta.

3.2. Pojmovi i definicije

? Navedite svojstva električnog naboja.

1. Postoje dvije vrste naboja – pozitivni i negativni.

2. Kao naboji odbijaju, za razliku od naboja privlače.

3. Naboji imaju svojstvo diskretnosti – svi su umnošci najmanjeg elementara.

4. Naboj je nepromjenjiv, njegova vrijednost ne ovisi o referentnom sustavu.

5. Naboj je aditivan – naboj sustava tijela jednak je zbroju naboja svih tijela u sustavu.

6. Ukupni električni naboj zatvorenog sustava je konstantna veličina

7. Stacionarni naboj je izvor električnog polja, pokretni naboj je izvor magnetskog polja.

? Formulirajte Coulombov zakon.

Sila međudjelovanja između dva stacionarna točkasta naboja proporcionalna je umnošku veličina naboja i obrnuto proporcionalna kvadratu udaljenosti između njih. Sila je usmjerena duž linije koja spaja naboje.

? Što je električno polje? Jačina električnog polja? Formulirajte princip superpozicije jakosti električnog polja.

Električno polje je vrsta materije povezana s električnim nabojem i prenosi djelovanje jednog naboja na drugi. Napetost je karakteristika sile polja jednaka sili koja djeluje na jedinični pozitivni naboj smješten u danoj točki polja. Načelo superpozicije – jakost polja koju stvara sustav točkastih naboja jednaka je vektorskom zbroju jakosti polja svakog naboja.

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

Pravac čija se tangenta u svakoj točki poklapa sa smjerom vektora jakosti polja naziva se linijom sile. Svojstva linija sile - počinju na pozitivnim nabojima, završavaju na negativnim nabojima, nisu prekinute i ne sijeku se.

? Dajte definiciju električnog dipola. Dipolno polje.

Sustav dva jednaka po veličini, suprotna po predznaku točkasta električna naboja, čiji je razmak malen u usporedbi s udaljenosti do točaka u kojima se promatra djelovanje tih naboja. Vektor intenziteta ima smjer suprotan vektoru električnog moment dipola (koji je pak usmjeren od negativnog prema pozitivnom naboju).

? Što je potencijal elektrostatskog polja? Formulirajte princip potencijalne superpozicije.

Skalarna veličina numerički jednaka omjeru potencijalne energije električnog naboja smještenog u danoj točki polja i veličine tog naboja. Načelo superpozicije – potencijal sustava točkastih naboja u određenoj točki prostora jednak je algebarskom zbroju potencijala koje bi ti naboji zasebno stvorili u istoj točki prostora.

? Kakav je odnos između napetosti i potencijala?

E=- (E je jakost polja u danoj točki polja, j je potencijal u ovoj točki.)

? Definirajte pojam “tok vektora jakosti električnog polja”. Navedite Gaussov elektrostatički teorem.

Za proizvoljnu zatvorenu plohu tok vektora napetosti E električno polje F E= . Gaussov teorem:

= (ovdje Qi– naboji pokriveni zatvorenom površinom). Vrijedi za zatvorenu površinu bilo kojeg oblika.

? Koje se tvari nazivaju vodičima? Kako su naboji i elektrostatsko polje raspoređeni u vodiču? Što je elektrostatička indukcija?

Vodiči su tvari u kojima se slobodni naboji mogu gibati na uredan način pod utjecajem električnog polja. Pod utjecajem vanjskog polja, naboji se redistribuiraju, stvarajući vlastito polje, jednako po veličini vanjskom i usmjereno suprotno. Stoga je rezultirajući napon unutar vodiča 0.

Elektrostatska indukcija je vrsta elektrifikacije kod koje pod utjecajem vanjskog električnog polja dolazi do preraspodjele naboja između dijelova određenog tijela.

? Koliki je električni kapacitet usamljenog vodiča ili kondenzatora? Kako odrediti kapacitet ravnog kondenzatora, baterije kondenzatora spojenih u seriju ili paralelno? Jedinica mjerenja električnog kapaciteta.

Samotni vodič: gdje S-kapacitet, q- naboj, j - potencijal. Mjerna jedinica je farad [F]. (1 F je kapacitet vodiča čiji se potencijal povećava za 1 V kada se na vodiču prenese naboj od 1 C).

Kapacitet kondenzatora s paralelnim pločama. Serijska veza: . Paralelna veza: C ukupno = C 1 +C 2 +…+S n

? Koje se tvari nazivaju dielektricima? Koje vrste dielektrika poznajete? Što 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.

? Što je vektor električnog pomaka? Formulirajte Maxwellov postulat.

Vektor električnog pomaka D karakterizira elektrostatsko polje stvoreno slobodnim nabojima (tj. u vakuumu), ali s takvom raspodjelom u prostoru kao u prisutnosti dielektrika. Maxwellov postulat: . Fizikalno značenje – izražava zakon stvaranja električnih polja djelovanjem naboja u proizvoljnim medijima.

? Formulirajte i objasnite rubne uvjete za elektrostatsko polje.

Kada električno polje prolazi kroz sučelje između dva dielektrična medija, vektor intenziteta i pomak naglo se mijenjaju u veličini i smjeru. Odnosi koji karakteriziraju ove promjene nazivaju se rubni uvjeti. Ima ih 4:

(3), (4)

? Kako se određuje energija elektrostatičkog polja? Gustoća energije?

Energija W= ( E- jakost polja, e-dielektrična konstanta, e 0 -električna konstanta, V- volumen polja), gustoća energije

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

Struja je uređeno kretanje nabijenih čestica. Vrste - struja vodljivosti, uređeno kretanje slobodnih naboja u vodiču, konvekcija - nastaje kada se nabijeno makroskopsko tijelo giba u prostoru. Za nastanak i postojanje struje potrebno je imati nabijene čestice sposobne za uredno kretanje i prisutnost električnog polja čija bi se energija, obnavljajući se, trošila na to uređeno kretanje.

? Navedite i objasnite jednadžbu kontinuiteta. Formulirajte uvjet stacionarnosti struje u integralnom i diferencijalnom obliku.

Jednadžba kontinuiteta. Izražava zakon održanja naboja u diferencijalnom obliku. Uvjet stacionarnosti (konstantnosti) struje u integralnom obliku: i diferencijal - .

? Napiši Ohmov zakon u integralnom i diferencijalnom obliku.

Integralni oblik – ( ja-Trenutno, U- napon, R-otpornost). Diferencijalni oblik - ( j - gustoća struje, g - električna vodljivost, E - jakost polja u vodiču).

? Što su vanjske sile? EMF?

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

? Kako se određuje radna i strujna snaga?

Prilikom pomicanja naboja q kroz električni krug na čijim se krajevima dovodi napon U, rad vrši električno polje, trenutna snaga (t-vrijeme)

? Formulirajte Kirchhoffova pravila za razgranate lance. Koji su zakoni očuvanja uključeni u Kirchhoffova pravila? Koliko nezavisnih jednadžbi treba konstruirati na temelju prvog i drugog Kirchhoffovog zakona?

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

2. U bilo kojem proizvoljno odabranom zatvorenom krugu, algebarski zbroj padova napona jednak je algebarskom zbroju emf-a koji se pojavljuju u tom krugu. Kirchhoffovo prvo pravilo proizlazi iz zakona održanja električnog naboja. Ukupan broj jednadžbi mora biti jednak broju željenih veličina (sustav jednadžbi mora uključivati ​​sve otpore i emf).

? Električna struja u plinu. Procesi ionizacije i rekombinacije. Pojam plazme.

Električna struja u plinovima je usmjereno kretanje slobodnih elektrona i iona. U normalnim uvjetima plinovi su dielektrici i nakon ionizacije postaju vodiči. Ionizacija je proces stvaranja iona odvajanjem elektrona od molekula plina. Nastaje zbog izlaganja vanjskom ionizatoru - jako zagrijavanje, rendgensko ili ultraljubičasto zračenje, bombardiranje elektronima. Rekombinacija je proces obrnut od ionizacije. Plazma je potpuno ili djelomično ionizirani plin u kojem su koncentracije pozitivnih i negativnih naboja jednake.

? Električna struja u vakuumu. Termionska emisija.

Nositelji struje u vakuumu su elektroni emitirani uslijed emisije s površine elektroda. Termionska emisija je emisija elektrona zagrijanim metalima.

? Što znate o fenomenu supravodljivosti?

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

? Što znate o električnom otporu vodiča? Što je otpor, njegova ovisnost o temperaturi, električna vodljivost? Što znaš o serijskom i paralelnom spoju vodiča. Što je shunt, dodatni otpor?

Otpor je vrijednost izravno proporcionalna duljini vodiča l a obrnuto proporcionalan površini S presjek vodiča: (r-otpor). Vodljivost je recipročna vrijednost otpora. Specifični otpor (otpor vodiča duljine 1 m s presjekom 1 m2). Specifični otpor ovisi o temperaturi, ovdje je a temperaturni koeficijent, R I R 0 , r i r 0 – otpori i otpori pri t i 0 0 C. Paralelno - , sekvencijalno R=R 1 +R 2 +…+Rn. Shunt otpornik spojen je paralelno s električnim mjernim instrumentom za preusmjeravanje dijela električne struje radi proširenja granica mjerenja.

? Magnetsko polje. Koji izvori mogu stvoriti magnetsko polje?

Magnetsko polje je posebna vrsta materije kroz koju međusobno djeluju pokretni električni naboji. Razlog postojanja stalnog magnetskog polja je nepomični vodič s konstantnom električnom strujom, odnosno stalni magneti.

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

Na vodič kroz koji teče struja djeluje Amperova sila jednaka.

B - magnetska indukcija, ja- struja u vodiču, D l– duljina odsječka vodiča, a-kut između magnetske indukcije i odsječka vodiča. U jednom smjeru privlače, u suprotnom odbijaju.

? Definirajte Amperovu silu. Kako odrediti njegov smjer?

To je sila koja djeluje na vodič kroz koji teče struja smješten u magnetsko polje. Smjer određujemo na sljedeći način: dlan lijeve ruke postavimo tako da u njega ulaze linije magnetske indukcije, a četiri ispružena prsta usmjerimo duž struje u vodiču. Savijeni palac pokazat će smjer Amperove sile.

? Objasnite kretanje nabijenih čestica u magnetskom polju. Što je Lorentzova sila? Koji je njegov smjer?

Nabijena čestica koja se kreće stvara vlastito magnetsko polje. Ako se postavi u vanjsko magnetsko polje, tada će se međudjelovanje polja očitovati pojavom sile koja na česticu djeluje 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 (vektora brzine), savijeni palac pokazuje smjer Lorentzove sile. Na negativni naboj ista sila djeluje u suprotnom smjeru.

(q-naplatiti, v-ubrzati, B- indukcija, a- kut između smjera brzine i magnetske indukcije).

? Okvir sa strujom u jednoličnom magnetskom polju. Kako se određuje magnetski moment?

Magnetsko polje ima orijentirajući učinak na okvir sa strujom, okrećući ga na određeni način. Zakretni moment se određuje formulom: M =str m x B , Gdje str m- vektor magnetskog momenta okvira sa strujom, jednak JE n (struja po površini konture, po jedinici normale na konturu), B -vektor magnetske indukcije, kvantitativna karakteristika magnetskog polja.

? Što je vektor magnetske indukcije? Kako odrediti njegov smjer? Kako se grafički prikazuje magnetsko polje?

Vektor magnetske indukcije je karakteristika sile magnetskog polja. Magnetsko polje je jasno prikazano pomoću linija sile. U svakoj točki polja tangenta na silnicu polja poklapa se sa smjerom vektora magnetske indukcije.

? Formulirajte i objasnite Biot–Savart–Laplaceov zakon.

Biot-Savart-Laplaceov zakon omogućuje izračunavanje za vodič s strujom ja indukcija magnetskog polja d B , stvoren na proizvoljnoj točki u polju d l dirigent: (ovdje je m 0 magnetska konstanta, m je magnetska permeabilnost medija). Smjer vektora indukcije određen je pravilom desnog vijka ako translatorno kretanje vijka odgovara smjeru struje u elementu.

? Navedite princip superpozicije za magnetsko polje.

Načelo superpozicije - magnetska indukcija rezultirajućeg polja koju stvara nekoliko struja ili pokretnih naboja jednaka je vektorskom zbroju magnetske indukcije dodanih polja koje stvara svaka struja ili pokretni naboj zasebno:

? Objasniti glavne karakteristike magnetskog polja: magnetski tok, kruženje magnetskog polja, magnetska indukcija.

Magnetski tok F kroz bilo koju površinu S naziva se veličina jednaka umnošku veličine vektora magnetske indukcije i površine S a kosinus kuta a između vektora B I n (vanjska normala na površinu). Vektorska cirkulacija B nad zadanom zatvorenom konturom naziva se integral oblika , gdje je d l - vektor elementarne duljine konture. Teorem vektorske cirkulacije B : vektorska cirkulacija B duž proizvoljnog zatvorenog strujnog kruga jednaka je umnošku magnetske konstante i algebarskog zbroja struja obuhvaćenih tim krugom. Vektor magnetske indukcije je karakteristika sile magnetskog polja. Magnetsko polje je jasno prikazano pomoću linija sile. U svakoj točki polja tangenta na silnicu polja poklapa se sa smjerom vektora magnetske indukcije.

? Napiši i komentiraj uvjet solenoidnosti magnetskog polja u integralnom i diferencijalnom obliku.

Vektorska polja u kojima nema izvora i ponora nazivamo solenoidnim. Uvjet za solenoidno magnetsko polje u integralnom obliku: i diferencijalnom obliku:

? Magnetizam. Vrste magneta. Feromagneti i njihova svojstva. Što je histereza?

Tvar je magnetska ako je sposobna steći magnetski moment (magnetizaciju) pod utjecajem magnetskog polja. Tvari koje se magnetiziraju u vanjskom magnetskom polju suprotno od smjera polja nazivaju se dijamagnetske tvari. Tvari koje se magnetiziraju u vanjskom magnetskom polju u smjeru polja nazivaju se paramagnetske tvari. Ove dvije klase nazivaju se slabo magnetske tvari. Jako magnetske tvari koje se magnetiziraju i u odsutnosti vanjskog magnetskog polja nazivaju se feromagneti. . Magnetska histereza je razlika u vrijednostima magnetizacije feromagneta pri istoj jakosti magnetizirajućeg polja H ovisno o vrijednosti preliminarne magnetizacije. Ova grafička ovisnost naziva se petlja histereze.

? Formulirati i objasniti zakon ukupne struje u integralnom i diferencijalnom obliku (glavne razine magnetostatike u tvari).

? Što je elektromagnetska indukcija? Formulirajte i objasnite osnovni zakon elektromagnetske indukcije (Faradayev zakon). Navedite Lenzovo pravilo.

Pojava pojave elektromotorne sile (indukcija ems) u vodiču koji se nalazi u izmjeničnom magnetskom polju ili se kreće u stalnom magnetskom polju naziva se elektromagnetska indukcija. Faradayev zakon: bez obzira na razlog promjene toka magnetske indukcije pokrivene zatvorenom vodljivom petljom, koja nastaje u EMF petlji

Predznak minus određen je Lenzovim pravilom – inducirana struja u strujnom krugu uvijek ima takav smjer da magnetsko polje koje ono stvara sprječava promjenu magnetskog toka koja je uzrokovala tu induciranu struju.

? Što je fenomen samoindukcije? Što je induktivitet, mjerne jedinice? Struje pri zatvaranju i otvaranju električnog kruga.

Pojava inducirane emf u vodljivom krugu pod utjecajem vlastitog magnetskog polja kada se mijenja, što je posljedica promjene jakosti struje u vodiču. Induktivitet je koeficijent proporcionalnosti koji ovisi o obliku i veličini vodiča ili kruga, [H]. U skladu s Lenzovim pravilom, samoinduktivna emf sprječava povećanje struje kada je krug uključen i smanjenje struje kada je krug isključen. Stoga se veličina struje ne može trenutno promijeniti (mehanički analog je inercija).

? Fenomen uzajamne indukcije. Koeficijent međusobne indukcije.

Ako su dva stacionarna kruga smještena blizu jedan drugome, tada kada se jakost struje u jednom krugu promijeni, emf se javlja u drugom krugu. Ova pojava se naziva uzajamna indukcija. Koeficijenti proporcionalnosti L 21 i L 12 naziva se međusobni induktivitet strujnih krugova, jednaki su.

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

; ;

; .

Iz Maxwellove teorije proizlazi da se električno i magnetsko polje ne mogu smatrati neovisnima - promjena vremena jednog dovodi do promjene drugog.

? Energija magnetskog polja. Gustoća energije magnetskog polja.

energija, L-induktivnost, ja– jakost struje.

Gustoća , U- magnetska indukcija, N– jakost magnetskog polja, V-volumen.

? Načelo relativnosti u elektrodinamici

Opće zakonitosti elektromagnetskih polja opisuju Maxwellove jednadžbe. U relativističkoj elektrodinamici utvrđeno je da se relativistička invarijantnost ovih jednadžbi javlja samo pod uvjetom relativnosti električnog i magnetskog polja, tj. kada karakteristike tih polja ovise o izboru inercijalnih referentnih sustava. U pokretnom sustavu električno polje je isto kao iu nepokretnom sustavu, ali u pokretnom sustavu postoji magnetsko polje, koje u mirujućem sustavu nema.

Oscilacije i valovi