Základy elektrodynamiky. elektrostatika Zákony klasickej elektrodynamiky sa týkajú

Elektrodynamika... Slovník pravopisu-príručka

Klasická teória (nekvantová) správania sa elektromagnetického poľa, ktoré uskutočňuje interakciu medzi elektr. náboje (elektromagnetická interakcia). Klasické zákony makroskopické E. sú formulované v Maxwellových rovniciach, ktoré umožňujú ... Fyzická encyklopédia

- (zo slova elektrina a grécky dinamis power). Časť fyziky, ktorá sa zaoberá pôsobením elektrických prúdov. Slovník cudzích slov zahrnutých v ruskom jazyku. Chudinov A.N., 1910. ELEKTRODYNAMIKA od slova elektrina, a gréčtina. dynamika, sila... Slovník cudzích slov ruského jazyka

Moderná encyklopédia

Elektrodynamika- klasická, teória nekvantových elektromagnetických procesov, v ktorých hlavnú úlohu zohrávajú interakcie medzi nabitými časticami v rôznych prostrediach a vo vákuu. Vzniku elektrodynamiky predchádzali práce C. Coulomba, J. Biota, F. Savarta, ... ... Ilustrovaný encyklopedický slovník

Klasická teória elektromagnetických procesov v rôznych prostrediach a vo vákuu. Zahŕňa obrovský súbor javov, v ktorých hlavnú úlohu zohrávajú interakcie medzi nabitými časticami uskutočňované prostredníctvom elektromagnetického poľa... Veľký encyklopedický slovník

ELEKTRODYNAMIKA, vo fyzike oblasť, ktorá študuje interakciu medzi elektrickými a magnetickými poľami a nabitými telesami. Táto disciplína začala v 19. storočí. so svojimi teoretickými prácami James MAXWELL sa neskôr stala súčasťou... ... Vedecko-technický encyklopedický slovník

ELEKTRODYNAMIKA, elektrodynamika, mnohé iné. nie, samica (pozri elektrina a dynamika) (fyzické). Katedra fyziky, štúdium vlastností elektrického prúdu, elektriny v pohybe; mravec. elektrostatika. Ushakovov vysvetľujúci slovník. D.N. Ušakov. 1935 1940 … Ušakovov vysvetľujúci slovník

ELEKTRODYNAMIKA a g. (špecialista.). Teória elektromagnetických procesov v rôznych prostrediach a vo vákuu. Ozhegovov výkladový slovník. S.I. Ozhegov, N.Yu. Švedova. 1949 1992 … Ozhegovov výkladový slovník

Podstatné meno, počet synoným: 2 dynamika (18) fyzika (55) ASIS slovník synoným. V.N. Trishin. 2013… Slovník synonym

elektrodynamika-- [A.S. Goldberg. Anglicko-ruský energetický slovník. 2006] Témy energetiky všeobecne EN elektrodynamika ... Technická príručka prekladateľa

knihy

• Elektrodynamika, A. E. Ivanov. Táto učebnica je sebestačná: prezentuje prednášky, ktoré niekoľko rokov prednášal docent v špecializovanom vzdelávacom a vedeckom centre VŠMU. N. E. Bauman...
• Elektrodynamika, Sergej Anatoljevič Ivanov. ...

DEFINÍCIA

Elektromagnetické polia a elektromagnetické interakcie študuje odvetvie fyziky tzv elektrodynamika.

Klasická elektrodynamika študuje a popisuje vlastnosti elektromagnetických polí. Skúma zákony, podľa ktorých elektromagnetické polia interagujú s telesami s elektrickým nábojom.

Základné pojmy z elektrodynamiky

Základom elektrodynamiky stacionárneho prostredia sú Maxwellove rovnice. Elektrodynamika pracuje s takými základnými pojmami ako elektromagnetické pole, elektrický náboj, elektromagnetický potenciál, Poyntingov vektor.

Elektromagnetické pole je špeciálny druh hmoty, ktorý sa prejavuje pri interakcii jedného nabitého telesa s druhým. Pri zvažovaní elektromagnetického poľa sa často rozlišujú jeho zložky: elektrické pole a magnetické pole. Elektrické pole vytvára elektrický náboj alebo striedavé magnetické pole. Magnetické pole vzniká pri pohybe náboja (nabitého telesa) a v prítomnosti časovo premenného elektrického poľa.

Elektromagnetický potenciál je fyzikálna veličina, ktorá určuje rozloženie elektromagnetického poľa v priestore.

Elektrodynamika sa delí na: elektrostatiku; magnetostatika; elektrodynamika kontinua; relativistická elektrodynamika.

Poyntingov vektor (Umov-Poyntingov vektor) je fyzikálna veličina, ktorá je vektorom hustoty energetického toku elektromagnetického poľa. Veľkosť tohto vektora sa rovná energii, ktorá sa prenesie za jednotku času cez jednotkovú plochu povrchu, ktorá je kolmá na smer šírenia elektromagnetickej energie.

Elektrodynamika tvorí základ pre štúdium a rozvoj optiky (ako vedného odboru) a fyziky rádiových vĺn. Tento vedný odbor je základom pre rádiotechniku ​​a elektrotechniku.

Klasická elektrodynamika pri popise vlastností elektromagnetických polí a princípov ich interakcie využíva Maxwellov systém rovníc (v integrálnych alebo diferenciálnych formách), pričom ho dopĺňa systémom materiálových rovníc, okrajových a počiatočných podmienok.

Maxwellove štruktúrne rovnice

Maxwellov systém rovníc má v elektrodynamike rovnaký význam ako Newtonove zákony v klasickej mechanike. Maxwellove rovnice boli získané ako výsledok zovšeobecnenia mnohých experimentálnych údajov. Rozlišujú sa Maxwellove štruktúrne rovnice, ktoré sú písané v integrálnom alebo diferenciálnom tvare, a materiálové rovnice, ktoré spájajú vektory s parametrami charakterizujúcimi elektrické a magnetické vlastnosti hmoty.

Maxwellove štruktúrne rovnice v integrálnom tvare (v sústave SI):

kde je vektor intenzity magnetického poľa; je vektor hustoty elektrického prúdu; - vektor elektrického posunu. Rovnica (1) odráža zákon vzniku magnetických polí. Magnetické pole vzniká pri pohybe náboja (elektrický prúd) alebo pri zmene elektrického poľa. Táto rovnica je zovšeobecnením Biot-Savart-Laplaceovho zákona. Rovnica (1) sa nazýva teorém cirkulácie magnetického poľa.

kde je vektor indukcie magnetického poľa; - vektor intenzity elektrického poľa; L je uzavretá slučka, cez ktorú cirkuluje vektor intenzity elektrického poľa. Iný názov pre rovnicu (2) je zákon elektromagnetickej indukcie. Výraz (2) znamená, že vírivé elektrické pole vzniká v dôsledku striedavého magnetického poľa.

kde je elektrický náboj; - hustota náboja. Rovnica (3) sa nazýva Ostrogradského-Gaussova veta. Elektrické náboje sú zdrojom elektrického poľa, existujú voľné elektrické náboje.

Rovnica (4) naznačuje, že magnetické pole je vírové. Magnetické náboje v prírode neexistujú.

Maxwellove štruktúrne rovnice v diferenciálnom tvare (systém SI):

kde je vektor intenzity elektrického poľa; - vektor magnetickej indukcie.

kde je vektor intenzity magnetického poľa; - vektor dielektrického posunu; - vektor hustoty prúdu.

kde je hustota rozloženia elektrického náboja.

Maxwellove štruktúrne rovnice v diferenciálnej forme určujú elektromagnetické pole v akomkoľvek bode priestoru. Ak sú náboje a prúdy v priestore rozložené nepretržite, potom sú integrálne a diferenciálne formy Maxwellových rovníc ekvivalentné. Ak však existujú plochy diskontinuity, potom je integrálna forma zápisu Maxwellových rovníc všeobecnejšia.

Na dosiahnutie matematickej ekvivalencie integrálnych a diferenciálnych foriem Maxwellových rovníc je diferenciálny zápis doplnený o okrajové podmienky.

Z Maxwellových rovníc vyplýva, že striedavé magnetické pole generuje striedavé elektrické pole a naopak, to znamená, že tieto polia sú neoddeliteľné a tvoria jediné elektromagnetické pole. Zdrojmi elektrického poľa môžu byť buď elektrické náboje, alebo časovo premenné magnetické pole. Magnetické polia sú excitované pohyblivými elektrickými nábojmi (prúdmi) alebo striedavými elektrickými poľami. Maxwellove rovnice nie sú symetrické vzhľadom na elektrické a magnetické polia. Stáva sa to preto, že elektrické náboje existujú, ale magnetické náboje nie.

Materiálové rovnice

Maxwellov systém štruktúrnych rovníc je doplnený o materiálové rovnice, ktoré odrážajú vzťah vektorov s parametrami charakterizujúcimi elektrické a magnetické vlastnosti hmoty.

kde je relatívna dielektrická konštanta, je relatívna magnetická permeabilita, je špecifická elektrická vodivosť, je elektrická konštanta, je magnetická konštanta. Médium sa v tomto prípade považuje za izotropné, neferomagnetické, neferoelektrické.

Príklady riešenia problémov

PRÍKLAD 1

ZÁKLADY ELEKTRODYNAMIE. ELEKTROSTATIKA

ZÁKLADY ELEKTRODYNAMIE

Elektrodynamika- náuka o vlastnostiach elektromagnetického poľa.

Elektromagnetické pole- určený pohybom a interakciou nabitých častíc.

Prejav elektrického/magnetického poľa- toto je pôsobenie elektrických/magnetických síl:
1) trecie sily a elastické sily v makrokozme;
2) pôsobenie elektrických/magnetických síl v mikrokozme (atómová štruktúra, spájanie atómov do molekúl,
transformácia elementárnych častíc)

Objav elektrického/magnetického poľa- J. Maxwell.

ELEKTROSTATIKA

Odvetvie elektrodynamiky študuje elektricky nabité telesá v pokoji.

Elementárne častice môže mať email náboj, potom sa nazývajú nabité;
- interagujú navzájom silami, ktoré závisia od vzdialenosti medzi časticami,
ale mnohonásobne prevyšujú sily vzájomnej gravitácie (táto interakcia sa nazýva
elektromagnetické).

Email poplatok- fyzický hodnota určuje intenzitu elektrických/magnetických interakcií.
Existujú 2 znaky elektrických nábojov: kladné a záporné.
Častice s podobnými nábojmi sa odpudzujú a častice s odlišnými nábojmi sa priťahujú.
Protón má kladný náboj, elektrón záporný náboj a neutrón je elektricky neutrálny.

Základný poplatok- minimálny poplatok, ktorý nemožno rozdeliť.
Ako môžeme vysvetliť prítomnosť elektromagnetických síl v prírode?
- Všetky telesá obsahujú nabité častice.
V normálnom stave tela je el. neutrálny (keďže atóm je neutrálny) a elektrický/magnetický. právomoci sa neprejavujú.

Telo je nabité, ak má prebytok poplatkov akéhokoľvek znamenia:
negatívne nabité - ak je prebytok elektrónov;
kladne nabitý – ak je nedostatok elektrónov.

Elektrifikácia tiel- to je jeden zo spôsobov, ako získať nabité telesá napríklad kontaktom).
V tomto prípade sú obe telesá nabité a náboje majú opačné znamienko, ale rovnakú veľkosť.

Zákon zachovania elektrického náboja.

V uzavretom systéme zostáva algebraický súčet nábojov všetkých častíc nezmenený.
(... ale nie počet nabitých častíc, keďže dochádza k premenám elementárnych častíc).

Uzavretý systém

Systém častíc, do ktorých nabité častice nevstupujú zvonku a nevystupujú.

Coulombov zákon

Základný zákon elektrostatiky.

Sila vzájomného pôsobenia dvoch bodovo pevne nabitých telies vo vákuu je priamo úmerná
súčin nábojových modulov a je nepriamo úmerný druhej mocnine vzdialenosti medzi nimi.

Kedy telesá sa považujú za bodové telesá? - ak je vzdialenosť medzi nimi mnohonásobne väčšia ako veľkosť telies.
Ak majú dve telesá elektrický náboj, potom interagujú podľa Coulombovho zákona.

Jednotka elektrického náboja
1C je náboj, ktorý pri prúde 1A prejde prierezom vodiča za 1 sekundu.
1 C je veľmi veľký náboj.
Elementárny náboj:

ELEKTRICKÉ POLE

Okolo je elektrický náboj, materiálne.
Hlavná vlastnosť elektrického poľa: pôsobenie sily na elektrický náboj, ktorý je do neho vložený.

Elektrostatické pole- pole stacionárneho elektrického náboja sa časom nemení.

Intenzita elektrického poľa.- kvantitatívne charakteristiky el. poliach.
je pomer sily, ktorou pole pôsobí na vnesený bodový náboj, k veľkosti tohto náboja.
- nezávisí od veľkosti vneseného náboja, ale charakterizuje elektrické pole!

Smer vektora napätia
sa zhoduje so smerom vektora sily pôsobiaceho na kladný náboj a je opačný ako smer sily pôsobiacej na záporný náboj.

Sila poľa bodového náboja:

kde q0 je náboj vytvárajúci elektrické pole.
V ktoromkoľvek bode poľa je intenzita vždy nasmerovaná pozdĺž priamky spájajúcej tento bod a q0.

ELEKTRICKÁ KAPACITA

Charakterizuje schopnosť dvoch vodičov akumulovať elektrický náboj.
- nezávisí od q a U.
- závisí od geometrických rozmerov vodičov, ich tvaru, vzájomnej polohy, elektrických vlastností prostredia medzi vodičmi.

Jednotky SI: (F - farad)

KONDENZÁTORY

Elektrické zariadenie, ktoré uchováva náboj
(dva vodiče oddelené dielektrickou vrstvou).

Kde d je oveľa menšie ako rozmery vodiča.

Označenie na elektrických schémach:

Celé elektrické pole je sústredené vo vnútri kondenzátora.
Nabitie kondenzátora je absolútna hodnota náboja na jednej z dosiek kondenzátora.

Typy kondenzátorov:
1. podľa druhu dielektrika: vzduchové, sľudové, keramické, elektrolytické
2. podľa tvaru platničiek: ploché, guľovité.
3. podľa kapacity: konštantná, variabilná (nastaviteľná).

Elektrická kapacita plochého kondenzátora

kde S je plocha dosky (pokovovania) kondenzátora
d - vzdialenosť medzi doskami
eo - elektrická konštanta
e - dielektrická konštanta dielektrika

Vrátane kondenzátorov v elektrickom obvode

paralelný

sekvenčné

Potom celková elektrická kapacita (C):

pri paralelnom zapojení

.

pri zapojení do série

DC AC PRIPOJENIE

Elektrina- usporiadaný pohyb nabitých častíc (voľné elektróny alebo ióny).
V tomto prípade sa elektrina prenáša cez prierez vodiča. náboj (pri tepelnom pohybe nabitých častíc je celkový prenesený elektrický náboj = 0, keďže kladné a záporné náboje sú kompenzované).

Smer e-mailom prúd- konvenčne sa uznáva smer pohybu kladne nabitých častíc (od + do -).

E-mailové akcie prúd (vo vodiči):

tepelný účinok prúdu- ohrev vodiča (okrem supravodičov);

chemický účinok prúdu - objavuje sa len v elektrolytoch Na elektródach sa uvoľňujú látky, ktoré tvoria elektrolyt;

magnetický účinok prúdu(hlavný) - pozorovaný vo všetkých vodičoch (vychýlenie magnetickej strelky v blízkosti vodiča s prúdom a silový účinok prúdu na susedné vodiče cez magnetické pole).

OHMOV ZÁKON PRE OBVODOVÝ ÚSEK

kde , R je odpor časti obvodu. (za časť obvodu možno považovať aj samotný vodič).

Každý vodič má svoju špecifickú charakteristiku prúdového napätia.

ODPOR

Základné elektrické charakteristiky vodiča.
- podľa Ohmovho zákona je táto hodnota pre daný vodič konštantná.

1 Ohm je odpor vodiča s rozdielom potenciálov na jeho koncoch
pri 1 V a prúdová sila v ňom je 1 A.

Odpor závisí iba od vlastností vodiča:

kde S je plocha prierezu vodiča, l je dĺžka vodiča,
ro - rezistivita charakterizujúca vlastnosti vodivej látky.

ELEKTRICKÉ OBVODY

Pozostávajú zo zdroja, spotrebiča elektrického prúdu, vodičov a spínača.

SÉRIOVÉ ZAPOJENIE VODIČOV

I - sila prúdu v obvode
U - napätie na koncoch časti obvodu

PARALELNÉ ZAPOJENIE VODIČOV

I - sila prúdu v nerozvetvenej časti obvodu
U - napätie na koncoch časti obvodu
R - celkový odpor časti obvodu

Pamätajte, ako sú pripojené meracie prístroje:

Ampérmeter - zapojený do série s vodičom, v ktorom sa meria prúd.

Voltmeter - zapojený paralelne k vodiču, na ktorom sa meria napätie.

PREVÁDZKA DC

Aktuálna práca- ide o prácu elektrického poľa na prenos elektrických nábojov pozdĺž vodiča;

Práca vykonaná prúdom na časti obvodu sa rovná súčinu prúdu, napätia a času, počas ktorého bola práca vykonaná.

Pomocou vzorca Ohmovho zákona pre časť obvodu môžete napísať niekoľko verzií vzorca na výpočet práce prúdu:

Podľa zákona zachovania energie:

Práca sa rovná zmene energie časti obvodu, takže energia uvoľnená vodičom sa rovná práci prúdu.

V sústave SI:

JOULE-LENZOV ZÁKON

Pri prechode prúdu vodičom sa vodič zahrieva a dochádza k výmene tepla s okolím, t.j. vodič odovzdáva teplo okolitým telesám.

Množstvo tepla, ktoré vodič prenášajúci prúd do okolia uvoľní, sa rovná súčinu druhej mocniny sily prúdu, odporu vodiča a času, keď prúd prechádza vodičom.

Podľa zákona zachovania energie sa množstvo tepla uvoľneného vodičom numericky rovná práci, ktorú vykoná prúd pretekajúci vodičom za rovnaký čas.

V sústave SI:

[Q] = 1 J

DC POWER

Pomer práce vykonanej prúdom za čas t k tomuto časovému intervalu.

V sústave SI:

Fenomén supravodivosti

Objav nízkoteplotnej supravodivosti:
1911 - Holandský vedec Kamerling - Onnes
pozorované pri ultranízkych teplotách (pod 25 K) v mnohých kovoch a zliatinách;
Pri takýchto teplotách je odpor týchto látok mizivo malý.

V roku 1957 bolo podané teoretické vysvetlenie fenoménu supravodivosti:
Cooper (USA), Bogolyubov (ZSSR)

1957 Collinsov experiment: prúd v uzavretom okruhu bez zdroja prúdu sa nezastavil 2,5 roka.

V roku 1986 bola objavená vysokoteplotná supravodivosť (pri 100 K) (pre kovokeramiku).

Ťažkosti s dosiahnutím supravodivosti:
- potreba silného chladenia látky

Oblasť použitia:
- získanie silných magnetických polí;
- výkonné elektromagnety so supravodivým vinutím v urýchľovačoch a generátoroch.

V súčasnosti v sektore energetiky existuje veľký problém
- veľké straty elektriny pri prenose ju drôtom.

Možné riešenie Problémy:
pri supravodivosti je odpor vodičov približne 0
a straty energie sa výrazne znížia.

Látka s najvyššou supravodivou teplotou
V roku 1988 sa v USA pri teplote –148°C dosiahol fenomén supravodivosti. Vodič bola zmesou oxidov tália, vápnika, bária a medi - Tl2Ca2Ba2Cu3Ox.

Polovodič -

Látka, ktorej rezistivita sa môže meniť v širokom rozsahu a s rastúcou teplotou veľmi rýchlo klesá, čo znamená, že elektrická vodivosť (1/R) rastie.
- pozorovaný u kremíka, germánia, selénu a niektorých zlúčenín.

Mechanizmus vedenia v polovodičoch

Polovodičové kryštály majú atómovú kryštálovú mriežku, kde sú vonkajšie elektróny viazané k susedným atómom kovalentnými väzbami.
Pri nízkych teplotách čisté polovodiče nemajú žiadne voľné elektróny a správajú sa ako izolant.

ELEKTRICKÝ PRÚD VO VÁKUU

Čo je vákuum?
- toto je stupeň riedenia plynu, pri ktorom prakticky nedochádza k zrážkam molekúl;

Elektrický prúd nie je možný, pretože možný počet ionizovaných molekúl nemôže poskytnúť elektrickú vodivosť;
- je možné vytvoriť elektrický prúd vo vákuu, ak použijete zdroj nabitých častíc;
- pôsobenie zdroja nabitých častíc môže byť založené na fenoméne termionickej emisie.

Termionická emisia

- ide o emisiu elektrónov tuhými alebo kvapalnými telesami pri ich zahriatí na teploty zodpovedajúce viditeľnej žiare horúceho kovu.
Zahriata kovová elektróda nepretržite vyžaruje elektróny a vytvára okolo seba elektrónový oblak.
V rovnovážnom stave sa počet elektrónov, ktoré opustili elektródu, rovná počtu elektrónov, ktoré sa do nej vrátili (keďže elektróda sa pri strate elektrónov nabije kladne).
Čím vyššia je teplota kovu, tým vyššia je hustota elektrónového oblaku.

Vákuová dióda

Elektrický prúd vo vákuu je možný vo vákuových trubiciach.
Vákuová trubica je zariadenie, ktoré využíva fenomén termionickej emisie.

Vákuová dióda je dvojelektródová (A - anóda a K - katóda) elektrónová trubica.
Vo vnútri sklenenej nádoby sa vytvára veľmi nízky tlak

H - vlákno umiestnené vo vnútri katódy na jej ohrev. Povrch vyhrievanej katódy vyžaruje elektróny. Ak je anóda pripojená k + zdroja prúdu a katóda je pripojená k -, potom obvod preteká
konštantný termionický prúd. Vákuová dióda má jednosmernú vodivosť.
Tie. prúd v anóde je možný, ak je anódový potenciál vyšší ako katódový potenciál. V tomto prípade sú elektróny z elektrónového oblaku priťahované k anóde, čím vzniká elektrický prúd vo vákuu.

Prúdová charakteristika vákuovej diódy.

Pri nízkom anódovom napätí nie všetky elektróny emitované katódou dosiahnu anódu a elektrický prúd je malý. Pri vysokých napätiach prúd dosiahne saturáciu, t.j. maximálna hodnota.
Na usmernenie striedavého prúdu sa používa vákuová dióda.

Prúd na vstupe diódového usmerňovača:

Výstupný prúd usmerňovača:

Elektrónové lúče

Ide o prúd rýchlo letiacich elektrónov vo vákuových trubiciach a plynových výbojkách.

Vlastnosti elektrónových lúčov:

Odchylky v elektrických poliach;
- vychýliť sa v magnetických poliach pod vplyvom Lorentzovej sily;
- keď sa lúč dopadajúci na látku spomalí, objaví sa röntgenové žiarenie;
- spôsobuje žiaru (luminiscenciu) niektorých pevných látok a kvapalín (luminofóry);
- zahriať látku dotykom.

Katódová trubica (CRT)

Využívajú sa termoionické emisné javy a vlastnosti elektrónových lúčov.

CRT sa skladá z elektrónovej pištole, horizontálnych a vertikálnych deflektorov
elektródové dosky a sito.
V elektrónovom dele prechádzajú elektróny emitované vyhrievanou katódou cez elektródu riadiacej mriežky a sú urýchľované anódami. Elektrónové delo zaostruje elektrónový lúč do bodu a mení jas svetla na obrazovke. Vychyľovacie vodorovné a zvislé dosky vám umožňujú presunúť elektrónový lúč na obrazovke do ľubovoľného bodu na obrazovke. Obrazovka trubice je potiahnutá fosforom, ktorý pri bombardovaní elektrónmi začne žiariť.

Existujú dva typy rúr:

1) s elektrostatickým riadením elektrónového lúča (vychýlenie elektrického lúča len elektrickým poľom);
2) s elektromagnetickým ovládaním (sú pridané magnetické vychyľovacie cievky).

Hlavné aplikácie CRT:

Obrazovky v televíznych zariadeniach;
Počítačové displeje;
elektronické osciloskopy v meracej technike.

ELEKTRICKÝ PRÚD V PLYNOCH

Za normálnych podmienok je plyn dielektrikum, t.j. pozostáva z neutrálnych atómov a molekúl a neobsahuje voľné nosiče elektrického prúdu.
Vodivý plyn je ionizovaný plyn. Ionizovaný plyn má elektrónovo-iónovú vodivosť.

Vzduch je dielektrikum v elektrických vedeniach, vzduchových kondenzátoroch a kontaktných spínačoch.

Vzduch je vodič pri vzniku blesku, elektrickej iskry alebo pri vzniku zváracieho oblúka.

Ionizácia plynu

Ide o rozklad neutrálnych atómov alebo molekúl na kladné ióny a elektróny odstránením elektrónov z atómov. Ionizácia nastáva, keď sa plyn zahrieva alebo je vystavený žiareniu (UV, röntgenové žiarenie, rádioaktívne) a vysvetľuje sa rozpadom atómov a molekúl pri zrážkach pri vysokých rýchlostiach.

Výtok plynu

Ide o elektrický prúd v ionizovaných plynoch.
Nosičmi náboja sú kladné ióny a elektróny. Výboj plynu sa pozoruje v plynových výbojkách (lampy), keď je vystavený elektrickému alebo magnetickému poľu.

Rekombinácia nabitých častíc

- plyn prestáva byť vodičom, ak sa ionizácia zastaví, k tomu dochádza v dôsledku rekombinácie (znovu spojenie opačne nabitých častíc).

Existuje samoudržateľný a nesamosprávny výboj plynu.

Nesamostatný výboj plynu

Ak sa zastaví činnosť ionizátora, zastaví sa aj výboj.

Keď výboj dosiahne saturáciu, graf sa stane vodorovným. Tu je elektrická vodivosť plynu spôsobená len pôsobením ionizátora.

Samostatný výboj plynu

V tomto prípade výboj plynu pokračuje aj po ukončení externého ionizátora v dôsledku iónov a elektrónov vznikajúcich pri nárazovej ionizácii (= ionizácia elektrického šoku); nastáva vtedy, keď sa rozdiel potenciálov medzi elektródami zväčšuje (nastáva lavína elektrónov).
Nesamostatný plynový výboj sa môže premeniť na autonómny plynový výboj, keď Ua = Uignition.

Elektrický rozpad plynu

Proces prechodu nesamostatného výboja plynu na autonómny.

Dochádza k samovoľnému vypúšťaniu plynu 4 druhy:

1. tlenie - pri nízkych tlakoch (do niekoľkých mm Hg) - pozorované v plynových trubiciach a plynových laseroch.
2. iskra - pri normálnom tlaku a vysokej intenzite elektrického poľa (blesk - sila prúdu až státisíce ampérov).
3. koróna - pri normálnom tlaku v nerovnomernom elektrickom poli (na hrote).
4. oblúk - vysoká prúdová hustota, nízke napätie medzi elektródami (teplota plynu v oblúkovom kanáli -5000-6000 stupňov Celzia); pozorované v reflektoroch a projekčných filmových zariadeniach.

Pozorujú sa tieto výboje:

tlenie - v žiarivkách;
iskra - v blesku;
koróna - v elektrických odlučovačoch, pri úniku energie;
oblúk - pri zváraní, v ortuťových lampách.

Plazma

Toto je štvrtý stav agregácie látky s vysokým stupňom ionizácie v dôsledku zrážky molekúl vysokou rýchlosťou pri vysokej teplote; vyskytujúce sa v prírode: ionosféra – slabo ionizovaná plazma, Slnko – plne ionizovaná plazma; umelá plazma - v plynových výbojkách.

Plazma môže byť:

Nízka teplota - pri teplotách nižších ako 100 000 K;
vysoká teplota - pri teplotách nad 100 000 K.

Základné vlastnosti plazmy:

Vysoká elektrická vodivosť
- silná interakcia s vonkajšími elektrickými a magnetickými poľami.

Pri teplote

Akákoľvek látka je v plazmatickom stave.

Zaujímavé je, že 99 % hmoty vo vesmíre tvorí plazma

TESTOVACIE OTÁZKY NA TESTOVANIE

Coulombov zákon:

Kde F – sila elektrostatickej interakcie medzi dvoma nabitými telesami;

q 1 , q 2 – elektrické náboje telies;

ε – relatívna dielektrická konštanta média;

ε 0 =8,85·10 -12 F/m – elektrická konštanta;

r– vzdialenosť medzi dvoma nabitými telesami.

Lineárna hustota náboja:

kde d q – elementárny náboj na úsek dĺžky d l.

Hustota povrchového náboja:

kde d q – elementárny náboj na povrchu d s.

Objemová hustota náboja:

kde d q – elementárny náboj, v objeme d V.

Sila elektrického poľa:

Kde F – sila pôsobiaca na náboj q.

Gaussova veta:

Kde E– intenzita elektrostatického poľa;

d S – vektor , modul, ktorý sa rovná ploche preniknutého povrchu a smer sa zhoduje so smerom normály k miestu;

q– algebraický súčet väzňov vo vnútri povrchu d S poplatky.

Veta o cirkulácii vektora napätia:

Potenciál elektrostatického poľa:

Kde W p – potenciálna energia bodového náboja q.

Potenciál bodového nabíjania:

Sila poľa bodového náboja:

.

Intenzita poľa vytvorená nekonečnou rovnou rovnomerne nabitou čiarou alebo nekonečne dlhým valcom:

Kde τ – lineárna hustota náboja;

r– vzdialenosť od osi závitu alebo valca k bodu, v ktorom sa určuje intenzita poľa.

Intenzita poľa vytvorená nekonečnou rovnomerne nabitou rovinou:

kde σ je hustota povrchového náboja.

Vzťah medzi potenciálom a napätím vo všeobecnom prípade:

E= – gradφ = .

Vzťah medzi potenciálom a intenzitou v prípade rovnomerného poľa:

E= ,

Kde d– vzdialenosť medzi bodmi s potenciálmi φ 1 a φ 2.

Vzťah medzi potenciálom a intenzitou v prípade poľa so stredovou alebo osovou symetriou:

Práca síl poľa na presun náboja q z bodu poľa s potenciálom φ 1 do bodu s potenciálom φ 2:

A=q(φ 1 – φ 2).

Elektrická kapacita vodiča:

Kde q– náboj vodiča;

φ je potenciál vodiča za predpokladu, že v nekonečne sa potenciál vodiča rovná nule.

Kapacita kondenzátora:

Kde q- nabíjanie kondenzátora;

U– potenciálny rozdiel medzi doskami kondenzátora.

Elektrická kapacita plochého kondenzátora:

kde ε je dielektrická konštanta dielektrika umiestneného medzi doskami;

d- vzdialenosť medzi doskami;

S- celková plocha dosiek.

Elektrická kapacita kondenzátorovej banky:

b) s paralelným pripojením:

Energia nabitého kondenzátora:

,

Kde q- nabíjanie kondenzátora;

U– potenciálny rozdiel medzi doskami;

C– elektrická kapacita kondenzátora.

Napájanie jednosmerným prúdom:

kde d q– náboj pretekajúci prierezom vodiča za čas d t.

Súčasná hustota:

Kde ja– sila prúdu vo vodiči;

S– oblasť vodiča.

Ohmov zákon pre časť obvodu, ktorá neobsahuje EMF:

Kde ja– sila prúdu v oblasti;

U

R– odolnosť oblasti.

Ohmov zákon pre časť obvodu obsahujúcu emf:

Kde ja– sila prúdu v oblasti;

U– napätie na koncoch sekcie;

R– celkový odpor sekcie;

ε – EMF zdroja.

Ohmov zákon pre uzavretý (úplný) obvod:

Kde ja– sila prúdu v obvode;

R– vonkajší odpor obvodu;

r– vnútorný odpor zdroja;

ε – EMF zdroja.

Kirchhoffove zákony:

2. ,

kde je algebraický súčet súčasných síl zbiehajúcich sa v uzle;

– algebraický súčet úbytkov napätia v obvode;

– algebraický súčet EMF v obvode.

Odpor vodiča:

Kde R– odpor vodiča;

ρ – odpor vodiča;

l– dĺžka vodiča;

S

Vodivosť vodiča:

Kde G– vodivosť vodiča;

γ – vodivosť vodiča;

l– dĺžka vodiča;

S- plocha prierezu vodiča.

Odolnosť systému vodičov:

a) so sériovým pripojením:

a) v paralelnom zapojení:

Aktuálna práca:

,

Kde A– súčasná práca;

U- Napätie;

ja– sila prúdu;

R- odpor;

t- čas.

Aktuálny výkon:

.

Joule-Lenzov zákon

Kde Q– množstvo uvoľneného tepla.

Ohmov zákon v diferenciálnom tvare:

j=γ E ,

Kde j - súčasná hustota;

γ – špecifická vodivosť;

E- intenzita elektrického poľa.

Vzťah medzi magnetickou indukciou a silou magnetického poľa:

B=μμ 0 H ,

Kde B – vektor magnetickej indukcie;

μ– magnetická permeabilita;

H- sila magnetického poľa.

Biot-Savart-Laplaceov zákon:

,

kde d B – indukcia magnetického poľa vytvorená vodičom v určitom bode;

μ – magnetická permeabilita;

μ 0 =4π·10 -7 H/m – magnetická konštanta;

ja– sila prúdu vo vodiči;

d l – vodivý prvok;

r– vektor polomeru nakreslený z prvku d l vodič do bodu, v ktorom je určená indukcia magnetického poľa.

Zákon celkového prúdu pre magnetické pole (vektorová cirkulačná veta B):

,

Kde n– počet vodičov s prúdmi pokrytými obvodom L voľná forma.

Magnetická indukcia v strede kruhového prúdu:

Kde R– polomer kruhovej zákruty.

Magnetická indukcia na osi kruhového prúdu:

,

Kde h– vzdialenosť od stredu cievky k bodu, v ktorom sa určuje magnetická indukcia.

Magnetická indukcia dopredného prúdového poľa:

Kde r 0 – vzdialenosť od osi drôtu k bodu, v ktorom sa určuje magnetická indukcia.

Magnetická indukcia solenoidového poľa:

B=μμ 0 nI,

Kde n– pomer počtu závitov solenoidu k jeho dĺžke.

Ampérový výkon:

d F = ja,

kde d F – ampérový výkon;

ja– sila prúdu vo vodiči;

d l – dĺžka vodiča;

B- indukcia magnetického poľa.

Lorentzova sila:

F=q E +q[v B ],

Kde F – Lorentzova sila;

q– náboj častíc;

E– intenzita elektrického poľa;

v- rýchlosť častíc;

B- indukcia magnetického poľa.

Magnetický tok:

a) v prípade rovnomerného magnetického poľa a rovného povrchu:

Φ=B n S,

Kde Φ - magnetický tok;

Bn– projekcia vektora magnetickej indukcie na normálový vektor;

S– oblasť obrysu;

b) v prípade nerovnomerného magnetického poľa a ľubovoľnej projekcie:

Prepojenie toku (plný prietok) pre toroid a solenoid:

Kde Ψ - plný prietok;

N – počet závitov;

Φ – magnetický tok prenikajúci o jednu otáčku.

Slučková indukčnosť:

Indukčnosť solenoidu:

L=μμ 0 n 2 V,

Kde L– indukčnosť solenoidu;

μ – magnetická permeabilita;

μ 0 – magnetická konštanta;

n– pomer počtu závitov k jeho dĺžke;

V– objem solenoidu.

Faradayov zákon elektromagnetickej indukcie:

kde ε i– indukované emf;

– zmena celkového prietoku za jednotku času.

Práca na pohybe uzavretej slučky v magnetickom poli:

A=IΔ Φ,

Kde A– práca na posúvaní obrysu;

ja– sila prúdu v obvode;

Δ Φ – zmena magnetického toku prechádzajúceho obvodom.

Samoindukované emf:

Energia magnetického poľa:

Objemová hustota energie magnetického poľa:

,

kde ω je hustota energie objemového magnetického poľa;

B– indukcia magnetického poľa;

H- intenzita magnetického poľa;

μ – magnetická permeabilita;

μ 0 – magnetická konštanta.

3.2. Pojmy a definície

? Uveďte vlastnosti elektrického náboja.

1. Existujú dva typy nábojov – kladné a záporné.

2. Rovnako ako náboje odpudzujú, na rozdiel od nábojov priťahujú.

3. Náboje majú vlastnosť diskrétnosti - všetky sú násobkami najmenšieho elementárneho.

4. Náboj je invariantný, jeho hodnota nezávisí od referenčného systému.

5. Náboj je aditívny - náboj sústavy telies sa rovná súčtu nábojov všetkých telies v sústave.

6. Celkový elektrický náboj uzavretého systému je konštantná hodnota

7. Stacionárny náboj je zdrojom elektrického poľa, pohybujúci sa náboj je zdrojom magnetického poľa.

? Formulujte Coulombov zákon.

Sila interakcie medzi dvoma stacionárnymi bodovými nábojmi je úmerná súčinu veľkostí nábojov a nepriamo úmerná druhej mocnine vzdialenosti medzi nimi. Sila smeruje pozdĺž čiary spájajúcej náboje.

? Čo je elektrické pole? Sila elektrického poľa? Formulujte princíp superpozície intenzity elektrického poľa.

Elektrické pole je typ hmoty spojenej s elektrickými nábojmi a prenášajúcimi pôsobenie jedného náboja na druhý. Napätie je silová charakteristika poľa rovnajúca sa sile pôsobiacej na jednotkový kladný náboj umiestnený v danom bode poľa. Princíp superpozície - intenzita poľa vytvorená sústavou bodových nábojov sa rovná vektorovému súčtu intenzity polí každého náboja.

? Ako sa nazývajú siločiary elektrostatického poľa? Uveďte vlastnosti siločiar.

Čiara, ktorej dotyčnica sa v každom bode zhoduje so smerom vektora intenzity poľa, sa nazýva siločiara. Vlastnosti siločiar - začínajú na kladných nábojoch, končia na záporných nábojoch, nie sú prerušené a navzájom sa nepretínajú.

? Uveďte definíciu elektrického dipólu. Dipólové pole.

Systém dvoch rovnako veľkých, opačných znamienkových bodových elektrických nábojov, ktorých vzdialenosť je malá v porovnaní so vzdialenosťou k bodom, kde je pozorované pôsobenie týchto nábojov. Vektor intenzity má opačný smer ako vektor elektrického náboja. moment dipólu (ktorý je naopak nasmerovaný od záporného náboja k kladnému náboju).

? Čo je potenciál elektrostatického poľa? Formulujte princíp superpozície potenciálu.

Skalárna veličina, ktorá sa číselne rovná pomeru potenciálnej energie elektrického náboja umiestneného v danom bode poľa k veľkosti tohto náboja. Princíp superpozície – potenciál sústavy bodových nábojov v určitom bode priestoru sa rovná algebraickému súčtu potenciálov, ktoré by tieto náboje vytvorili samostatne v tom istom bode priestoru.

? Aký je vzťah medzi napätím a potenciálom?

E=- (E je sila poľa v danom bode poľa, j je potenciál v tomto bode.)

? Definujte pojem „vektorový tok intenzity elektrického poľa“. Gaussova elektrostatická veta.

Pre ľubovoľný uzavretý povrch tok vektora napätia E elektrické pole F E= . Gaussova veta:

= (tu Qi– náboje zakryté uzavretou plochou). Platí pre uzavretý povrch akéhokoľvek tvaru.

? Aké látky sa nazývajú vodiče? Ako sa vo vodiči rozložia náboje a elektrostatické pole? Čo je elektrostatická indukcia?

Vodiče sú látky, v ktorých sa môžu voľné náboje pohybovať usporiadaným spôsobom pod vplyvom elektrického poľa. Vplyvom vonkajšieho poľa sa náboje prerozdelia, čím sa vytvorí vlastné pole, ktorého veľkosť sa rovná vonkajšiemu a smeruje opačne. Preto je výsledné napätie vo vodiči 0.

Elektrostatická indukcia je typ elektrifikácie, pri ktorej vplyvom vonkajšieho elektrického poľa dochádza k redistribúcii nábojov medzi časťami daného telesa.

? Aká je elektrická kapacita osamelého vodiča alebo kondenzátora? Ako určiť kapacitu plochého kondenzátora, skupiny kondenzátorov zapojených do série alebo paralelne? Jednotka merania elektrickej kapacity.

Osamelý sprievodca: kde S- kapacita, q- náboj, j - potenciál. Jednotkou merania je farad [F]. (1 F je kapacita vodiča, ktorého potenciál sa zvýši o 1 V, keď sa vodiču udelí náboj 1 C).

Kapacita paralelného doskového kondenzátora. Sériové pripojenie: . Paralelné pripojenie: C celkom = C 1 +C 2 +…+S n

? Aké látky sa nazývajú dielektriká? Aké druhy dielektrika poznáte? Čo je polarizácia dielektrika?

Dielektriká sú látky, v ktorých za normálnych podmienok nie sú žiadne voľné elektrické náboje. Existujú polárne, nepolárne a feroelektrické dielektrika. Polarizácia je proces orientácie dipólov pod vplyvom vonkajšieho elektrického poľa.

? Čo je vektor elektrického posunu? Formulujte Maxwellov postulát.

Vektor elektrického posunu D charakterizuje elektrostatické pole vytvorené voľnými nábojmi (t.j. vo vákuu), ale s takým rozložením v priestore ako v prítomnosti dielektrika. Maxwellov postulát: . Fyzikálny význam - vyjadruje zákon vzniku elektrických polí pôsobením nábojov v ľubovoľnom prostredí.

? Formulujte a vysvetlite okrajové podmienky pre elektrostatické pole.

Keď elektrické pole prechádza rozhraním medzi dvoma dielektrickými médiami, vektor intenzity a posunutie sa náhle zmenia vo veľkosti a smere. Vzťahy charakterizujúce tieto zmeny sa nazývajú okrajové podmienky. Sú 4 z nich:

(3), (4)

? Ako sa určuje energia elektrostatického poľa? Hustota energie?

Energia W= ( E- intenzita poľa, e-dielektrická konštanta, e 0 -elektrická konštanta, V- objem poľa), hustota energie

? Definujte pojem „elektrický prúd“. Druhy prúdov. Charakteristika elektrického prúdu. Aká podmienka je nevyhnutná pre jej vznik a existenciu?

Prúd je usporiadaný pohyb nabitých častíc. Typy - vodivý prúd, usporiadaný pohyb voľných nábojov vo vodiči, konvekcia - nastáva pri pohybe nabitého makroskopického telesa v priestore. Pre vznik a existenciu prúdu je potrebné mať nabité častice schopné usporiadaného pohybu a prítomnosť elektrického poľa, ktorého energia by sa po doplnení vynakladala na tento usporiadaný pohyb.

? Uveďte a vysvetlite rovnicu kontinuity. Formulujte podmienku, aby bol prúd stacionárny v integrálnych a diferenciálnych formách.

Rovnica kontinuity. Vyjadruje zákon zachovania náboja v diferenciálnom tvare. Podmienka pre stacionaritu (stálosť) prúdu v integrálnom tvare: a diferenciál - .

? Napíšte Ohmov zákon v integrálnych a diferenciálnych formách.

Integrálna forma – ( ja- aktuálne, U- Napätie, R-odpor). Diferenciálna forma - ( j - prúdová hustota, g - elektrická vodivosť, E - intenzita poľa vo vodiči).

? Čo sú to vonkajšie sily? EMF?

Vonkajšie sily rozdeľujú náboje na kladné a záporné. EMF je pomer práce pohybu náboja pozdĺž celého uzavretého okruhu k jeho hodnote

? Ako sa určuje práca a aktuálny výkon?

Pri presúvaní náboja q cez elektrický obvod, na ktorého koncoch je privedené napätie U, prácu vykonáva elektrické pole, prúdový výkon (t-čas)

? Formulujte Kirchhoffove pravidlá pre rozvetvené reťazce. Aké zákony ochrany sú zahrnuté v Kirchhoffových pravidlách? Koľko nezávislých rovníc treba zostrojiť na základe prvého a druhého Kirchhoffovho zákona?

1. Algebraický súčet prúdov zbiehajúcich sa v uzle sa rovná 0.

2. V akomkoľvek ľubovoľne zvolenom uzavretom obvode sa algebraický súčet úbytkov napätia rovná algebraickému súčtu emf vyskytujúcich sa v tomto obvode. Prvé Kirchhoffovo pravidlo vyplýva zo zákona zachovania elektrického náboja. Celkový počet rovníc sa musí rovnať počtu požadovaných veličín (systém rovníc musí zahŕňať všetky odpory a emf).

? Elektrický prúd v plyne. Procesy ionizácie a rekombinácie. Koncept plazmy.

Elektrický prúd v plynoch je riadený pohyb voľných elektrónov a iónov. Za normálnych podmienok sú plyny dielektriká a po ionizácii sa stávajú vodičmi. Ionizácia je proces tvorby iónov oddeľovaním elektrónov od molekúl plynu. Vyskytuje sa v dôsledku vystavenia vonkajšiemu ionizátoru - silnému zahrievaniu, röntgenovému alebo ultrafialovému žiareniu, bombardovaniu elektrónmi. Rekombinácia je opačný proces ionizácie. Plazma je plne alebo čiastočne ionizovaný plyn, v ktorom sú koncentrácie kladných a záporných nábojov rovnaké.

? Elektrický prúd vo vákuu. Termionická emisia.

Nosiče prúdu vo vákuu sú elektróny emitované v dôsledku emisie z povrchu elektród. Termionická emisia je emisia elektrónov zahriatymi kovmi.

? Čo viete o fenoméne supravodivosti?

Jav, pri ktorom odpor niektorých čistých kovov (cín, olovo, hliník) pri teplotách blízkych absolútnej nule klesá na nulu.

? Čo viete o elektrickom odpore vodičov? Čo je to rezistivita, jej závislosť od teploty, elektrická vodivosť? Čo viete o sériovom a paralelnom zapojení vodičov. Čo je skrat, dodatočný odpor?

Odpor je hodnota priamo úmerná dĺžke vodiča l a nepriamo úmerné ploche S prierez vodiča: (r-odpor). Vodivosť je prevrátená hodnota odporu. Merný odpor (odpor vodiča dĺžky 1 m s prierezom 1 m2). Špecifický odpor závisí od teploty, tu a je teplotný koeficient, R A R 0 , r a r 0 – odpory a rezistivity pri t a 0 0 C. Paralelné - , sekvenčné R=R 1 +R 2 +…+Rn. Paralelne s elektrickým meracím prístrojom je zapojený bočný rezistor na odvádzanie časti elektrického prúdu na rozšírenie meracích limitov.

? Magnetické pole. Aké zdroje môžu vytvárať magnetické pole?

Magnetické pole je špeciálny typ hmoty, cez ktorú interagujú pohybujúce sa elektrické náboje. Dôvodom existencie konštantného magnetického poľa je stacionárny vodič s konštantným elektrickým prúdom, prípadne permanentné magnety.

? Formulujte Amperov zákon. Ako spolupôsobia vodiče, cez ktoré preteká prúd v jednom (opačnom) smere?

Na vodič s prúdom pôsobí ampérová sila rovnajúca sa .

B - magnetická indukcia, ja- prúd vo vodiči, D l– dĺžka úseku vodiča, uhol medzi magnetickou indukciou a úsekom vodiča. V jednom smere priťahujú, v opačnom odpudzujú.

? Definujte ampérovú silu. Ako určiť jeho smer?

Toto je sila pôsobiaca na vodič s prúdom umiestnený v magnetickom poli. Smer určíme nasledovne: dlaň ľavej ruky umiestnime tak, aby do nej vstupovali magnetické indukčné čiary a štyri vysunuté prsty smerujú pozdĺž prúdu vo vodiči. Ohnutý palec ukáže smer ampérovej sily.

? Vysvetlite pohyb nabitých častíc v magnetickom poli. Čo je Lorentzova sila? Aký je jeho smer?

Pohybujúca sa nabitá častica vytvára svoje vlastné magnetické pole. Ak je umiestnená vo vonkajšom magnetickom poli, potom sa interakcia polí prejaví vznikom sily pôsobiacej na časticu z vonkajšieho poľa – Lorentzova sila. Smer je podľa pravidla ľavej ruky. Pre kladný náboj - vektor B vstupuje do dlane ľavej ruky, štyri prsty smerujú pozdĺž pohybu kladného náboja (vektor rýchlosti), ohnutý palec ukazuje smer Lorentzovej sily. Na záporný náboj pôsobí rovnaká sila v opačnom smere.

(q- poplatok, v- rýchlosť, B- indukcia, a- uhol medzi smerom otáčok a magnetickou indukciou).

? Rám s prúdom v rovnomernom magnetickom poli. Ako sa určuje magnetický moment?

Magnetické pole má orientačný účinok na rám s prúdom a určitým spôsobom ho otáča. Krútiaci moment je určený vzorcom: M =p m X B , Kde p m- vektor magnetického momentu rámu s prúdom, rovný JE n (prúd na plochu povrchu obrysu, na jednotku kolmo na obrys), B -vektor magnetickej indukcie, kvantitatívna charakteristika magnetického poľa.

? Čo je vektor magnetickej indukcie? Ako určiť jeho smer? Ako je magnetické pole graficky znázornené?

Vektor magnetickej indukcie je silová charakteristika magnetického poľa. Magnetické pole je jasne znázornené pomocou siločiar. V každom bode poľa sa dotyčnica siločiary zhoduje so smerom vektora magnetickej indukcie.

? Formulujte a vysvetlite Biot-Savart-Laplaceov zákon.

Biot-Savart-Laplaceov zákon umožňuje počítať pre vodič s prúdom ja indukcia magnetického poľa d B , vytvorený v ľubovoľnom bode poľa d l vodič: (tu m 0 je magnetická konštanta, m je magnetická permeabilita média). Smer vektora indukcie je určený pravidlom pravej skrutky, ak translačný pohyb skrutky zodpovedá smeru prúdu v prvku.

? Uveďte princíp superpozície pre magnetické pole.

Princíp superpozície - magnetická indukcia výsledného poľa vytvoreného niekoľkými prúdmi alebo pohyblivými nábojmi sa rovná vektorovému súčtu magnetickej indukcie sčítaných polí vytvorených každým prúdom alebo pohyblivým nábojom samostatne:

? Vysvetlite hlavné charakteristiky magnetického poľa: magnetický tok, cirkulácia magnetického poľa, magnetická indukcia.

Magnetický tok F cez akýkoľvek povrch S nazývaná veličina rovnajúca sa súčinu veľkosti vektora magnetickej indukcie a plochy S a kosínus uhla a medzi vektormi B A n (vonkajšia normála k povrchu). Vektorový obeh B nad daným uzavretým obrysom sa nazýva integrál tvaru, kde d l - vektor elementárnej dĺžky obrysu. Vektorová cirkulačná veta B : vektorový obeh B pozdĺž ľubovoľného uzavretého obvodu sa rovná súčinu magnetickej konštanty a algebraického súčtu prúdov pokrytých týmto obvodom. Vektor magnetickej indukcie je silová charakteristika magnetického poľa. Magnetické pole je jasne znázornené pomocou siločiar. V každom bode poľa sa dotyčnica siločiary zhoduje so smerom vektora magnetickej indukcie.

? Napíšte a okomentujte podmienku, aby magnetické pole bolo solenoidné v integrálnych a diferenciálnych formách.

Vektorové polia, v ktorých nie sú žiadne zdroje a výlevky, sa nazývajú solenoidové. Podmienka pre solenoidové magnetické pole v integrálnom tvare: a diferenciálnom tvare:

? Magnetika. Druhy magnetov. Feromagnety a ich vlastnosti. Čo je hysterézia?

Látka je magnetická, ak je schopná získať magnetický moment (magnetizáciu) pod vplyvom magnetického poľa. Látky, ktoré sú magnetizované vo vonkajšom magnetickom poli proti smeru poľa sa nazývajú diamagnetické látky Látky, ktoré sú magnetizované vo vonkajšom magnetickom poli v smere poľa, sa nazývajú paramagnetické látky. Tieto dve triedy sa nazývajú slabo magnetické látky. Silne magnetické látky, ktoré sú zmagnetizované aj bez vonkajšieho magnetického poľa, sa nazývajú feromagnety . Magnetická hysterézia je rozdiel v hodnotách magnetizácie feromagnetika pri rovnakej sile magnetizačného poľa H v závislosti od hodnoty predbežnej magnetizácie. Táto grafická závislosť sa nazýva hysterézna slučka.

? Formulovať a vysvetliť zákon celkového prúdu v integrálnych a diferenciálnych formách (hlavné úrovne magnetostatiky v hmote).

? Čo je elektromagnetická indukcia? Formulujte a vysvetlite základný zákon elektromagnetickej indukcie (Faradayov zákon). Štátne Lenzove pravidlo.

Fenomén výskytu elektromotorickej sily (indukcia emf) vo vodiči umiestnenom v striedavom magnetickom poli alebo pohybujúci sa v konštantnom magnetickom poli sa nazýva elektromagnetická indukcia. Faradayov zákon: bez ohľadu na dôvod zmeny toku magnetickej indukcie pokrytej uzavretou vodivou slučkou, ktorá vzniká v slučke EMF

Znamienko mínus je určené Lenzovým pravidlom - indukovaný prúd v obvode má vždy taký smer, aby ním vytvorené magnetické pole zabránilo zmene magnetického toku, ktorý tento indukovaný prúd vyvolal.

? Aký je fenomén samoindukcie? Čo je indukčnosť, jednotky merania? Prúdy pri zatváraní a otváraní elektrického obvodu.

Výskyt indukovaného emf vo vodivom obvode pod vplyvom vlastného magnetického poľa, keď sa mení, vyplývajúci zo zmeny sily prúdu vo vodiči. Indukčnosť je koeficient úmernosti v závislosti od tvaru a veľkosti vodiča alebo obvodu, [H]. V súlade s Lenzovým pravidlom samoindukčné emf bráni zvyšovaniu prúdu pri zapnutí obvodu a znižovaniu prúdu, keď je obvod vypnutý. Preto sa veľkosť prúdu nemôže okamžite zmeniť (mechanickým analógom je zotrvačnosť).

? Fenomén vzájomnej indukcie. Vzájomný indukčný koeficient.

Ak sú dva stacionárne okruhy umiestnené blízko seba, potom keď sa zmení sila prúdu v jednom okruhu, v druhom okruhu nastane emf. Tento jav sa nazýva vzájomná indukcia. Koeficienty proporcionality L 21 a L 12 sa nazýva vzájomná indukčnosť obvodov, sú rovnaké.

? Napíšte Maxwellove rovnice v integrálnom tvare. Vysvetlite ich fyzikálny význam.

; ;

; .

Z Maxwellovej teórie vyplýva, že elektrické a magnetické pole nemožno považovať za nezávislé – zmena času jedného vedie k zmene druhého.

? Energia magnetického poľa. Hustota energie magnetického poľa.

energia, L- indukčnosť, ja- sila prúdu.

Hustota , IN- magnetická indukcia, N- sila magnetického poľa, V- objem.

? Princíp relativity v elektrodynamike

Všeobecné zákony elektromagnetických polí sú opísané Maxwellovými rovnicami. V relativistickej elektrodynamike sa zistilo, že k relativistickej invariantnosti týchto rovníc dochádza len za podmienky relativity elektrických a magnetických polí, t.j. keď charakteristiky týchto polí závisia od výberu inerciálnych referenčných systémov. V pohyblivom systéme je elektrické pole rovnaké ako v stacionárnom systéme, ale v pohybujúcom sa systéme existuje magnetické pole, ktoré sa v stacionárnom systéme nevyskytuje.

Oscilácie a vlny