Elektrodinamiğin temelleri. elektrostatik Klasik elektrodinamik yasaları aşağıdakilerle ilgilidir:

Elektrodinamik... Yazım sözlüğü-referans kitabı

Elektrik arasındaki etkileşimi gerçekleştiren elektromanyetik alanın davranışının klasik teorisi (kuantum olmayan). yükler (elektromanyetik etkileşim). Klasik yasalar makroskobik E., Maxwell denklemlerinde formüle edilir, bu da ... Fiziksel ansiklopedi

- (elektrik ve Yunanca dinamis gücü kelimesinden). Fiziğin elektrik akımlarının hareketiyle ilgilenen kısmı. Rus dilinde yer alan yabancı kelimeler sözlüğü. Chudinov A.N., 1910. ELEKTRODİNAMİK, elektrik kelimesinden ve Yunanca'dan. dinamizm, güç... Rus dilinin yabancı kelimeler sözlüğü

Modern ansiklopedi

Elektrodinamik- Ana rolün çeşitli ortamlarda ve vakumda yüklü parçacıklar arasındaki etkileşimler tarafından oynandığı klasik, kuantum olmayan elektromanyetik süreçler teorisi. Elektrodinamiğin oluşumundan önce C. Coulomb, J. Biot, F. Savart, ... ... Resimli Ansiklopedik Sözlük

Çeşitli ortamlarda ve vakumda elektromanyetik süreçlerin klasik teorisi. Elektromanyetik alan aracılığıyla yüklü parçacıklar arasındaki etkileşimlerin ana rolü oynadığı çok sayıda olayı kapsar. Büyük Ansiklopedik Sözlük

ELEKTRODİNAMİK, fizikte, elektrik ve manyetik alanlar ile yüklü cisimler arasındaki etkileşimi inceleyen alan. Bu disiplin 19. yüzyılda başladı. James MAXWELL teorik çalışmalarıyla daha sonra bir parçası oldu... ... Bilimsel ve teknik ansiklopedik sözlük

ELEKTRODİNAMİK, elektrodinamik ve diğerleri. hayır, kadın (bkz. elektrik ve dinamik) (fiziksel). Elektrik akımının, hareket halindeki elektriğin özelliklerini inceleyen fizik bölümü; karınca. elektrostatik. Ushakov'un açıklayıcı sözlüğü. D.N. Ushakov. 1935 1940… Ushakov'un Açıklayıcı Sözlüğü

ELEKTRODİNAMİK ve g. (uzman.). Çeşitli ortamlarda ve boşlukta elektromanyetik süreçlerin teorisi. Ozhegov'un açıklayıcı sözlüğü. Sİ. Ozhegov, N.Yu. Shvedova. 1949 1992… Ozhegov'un Açıklayıcı Sözlüğü

İsim, eş anlamlıların sayısı: 2 dinamik (18) fizik (55) ASIS eşanlamlılar sözlüğü. V.N. Trishin. 2013… Eşanlamlılar sözlüğü

elektrodinamik- - [A.S. Goldberg. İngilizce-Rusça enerji sözlüğü. 2006] Genel EN elektrodinamikte güç mühendisliği konuları ... Teknik Çevirmen Kılavuzu

Kitabın

• Elektrodinamik, A. E. Ivanov. Bu ders kitabı kendi kendine yeterlidir: MSTU'nun uzmanlaşmış eğitim ve bilim merkezinde bir doçent tarafından birkaç yıldır verilen dersleri sunmaktadır. N. E. Bauman...
• Elektrodinamik, Sergei Anatolyevich Ivanov. ...

TANIM

Elektromanyetik alanlar ve elektromanyetik etkileşimler, fiziğin adı verilen bir dalı tarafından incelenir. elektrodinamik.

Klasik elektrodinamik, elektromanyetik alanların özelliklerini inceler ve açıklar. Elektromanyetik alanların elektrik yüklü cisimlerle etkileşimine ilişkin yasaları inceler.

Elektrodinamiğin temel kavramları

Sabit bir ortamın elektrodinamiğinin temeli Maxwell denklemleridir. Elektrodinamik, elektromanyetik alan, elektrik yükü, elektromanyetik potansiyel, Poynting vektörü gibi temel kavramlarla çalışır.

Elektromanyetik alan, yüklü bir cisim diğeriyle etkileşime girdiğinde kendini gösteren özel bir madde türüdür. Çoğu zaman, bir elektromanyetik alan düşünüldüğünde bileşenleri ayırt edilir: elektrik alanı ve manyetik alan. Bir elektrik alanı, bir elektrik yükü veya alternatif bir manyetik alan yaratır. Bir yük (yüklü cisim) hareket ettiğinde ve zamanla değişen bir elektrik alanın varlığında bir manyetik alan ortaya çıkar.

Elektromanyetik potansiyel, elektromanyetik alanın uzaydaki dağılımını belirleyen fiziksel bir niceliktir.

Elektrodinamik şu bölümlere ayrılmıştır: elektrostatik; manyetostatik; sürekliliğin elektrodinamiği; göreceli elektrodinamik.

Poynting vektörü (Umov-Poynting vektörü), elektromanyetik alanın enerji akısı yoğunluğunun vektörü olan fiziksel bir miktardır. Bu vektörün büyüklüğü, elektromanyetik enerjinin yayılma yönüne dik olan birim yüzey alanı boyunca birim zamanda aktarılan enerjiye eşittir.

Elektrodinamik, optiğin (bir bilim dalı olarak) ve radyo dalgaları fiziğinin incelenmesi ve geliştirilmesinin temelini oluşturur. Bu bilim dalı radyo mühendisliği ve elektrik mühendisliğinin temelini oluşturur.

Klasik elektrodinamik, elektromanyetik alanların özelliklerini ve etkileşimlerinin ilkelerini açıklarken, Maxwell'in denklem sistemini (integral veya diferansiyel formlarda) kullanır ve onu bir malzeme denklemleri sistemi, sınır ve başlangıç ​​​​koşulları ile destekler.

Maxwell'in yapısal denklemleri

Maxwell'in denklem sistemi elektrodinamikte, Newton'un klasik mekanikteki yasalarıyla aynı anlama sahiptir. Maxwell denklemleri çok sayıda deneysel verinin genelleştirilmesi sonucunda elde edildi. Maxwell'in yapısal denklemleri, bunları integral veya diferansiyel biçimde yazarak ve vektörleri maddenin elektriksel ve manyetik özelliklerini karakterize eden parametrelerle birleştiren malzeme denklemleri arasında ayrım yapar.

Maxwell'in integral formdaki yapısal denklemleri (SI sisteminde):

manyetik alan kuvveti vektörü nerede; elektrik akımı yoğunluk vektörüdür; - elektriksel yer değiştirme vektörü. Denklem (1) manyetik alanların yaratılış yasasını yansıtmaktadır. Bir yük hareket ettiğinde (elektrik akımı) veya bir elektrik alanı değiştiğinde manyetik alan oluşur. Bu denklem Biot-Savart-Laplace yasasının bir genellemesidir. Denklem (1) manyetik alan sirkülasyon teoremi olarak adlandırılır.

manyetik alan indüksiyon vektörü nerede; - elektrik alan kuvveti vektörü; L, elektrik alan şiddeti vektörünün dolaştığı kapalı bir döngüdür. Denklemin (2) diğer adı elektromanyetik indüksiyon yasasıdır. İfade (2), girdap elektrik alanının alternatif bir manyetik alan nedeniyle üretildiği anlamına gelir.

elektrik yükü nerede; - yük yoğunluğu. Denklem (3) Ostrogradsky-Gauss teoremi olarak adlandırılır. Elektrik yükleri elektrik alan kaynaklarıdır; serbest elektrik yükleri vardır.

Denklem (4), manyetik alanın girdap olduğunu gösterir. Doğada manyetik yükler yoktur.

Maxwell'in diferansiyel formdaki yapısal denklemleri (SI sistemi):

elektrik alan kuvveti vektörü nerede; - manyetik indüksiyon vektörü.

manyetik alan kuvveti vektörü nerede; - dielektrik yer değiştirme vektörü; - akım yoğunluğu vektörü.

elektrik yükü dağıtım yoğunluğu nerede.

Maxwell'in diferansiyel formdaki yapısal denklemleri, uzayın herhangi bir noktasındaki elektromanyetik alanı belirler. Yükler ve akımlar uzayda sürekli olarak dağılıyorsa, Maxwell denklemlerinin integral ve diferansiyel formları eşdeğerdir. Ancak süreksizlik yüzeyleri varsa Maxwell denklemlerinin integral yazımı daha geneldir.

Maxwell denklemlerinin integral ve diferansiyel formlarının matematiksel eşdeğerliğini sağlamak için diferansiyel gösterim, sınır koşullarıyla desteklenir.

Maxwell denklemlerinden, alternatif bir manyetik alanın alternatif bir elektrik alanı oluşturduğu ve bunun tersinin de geçerli olduğu, yani bu alanların ayrılamaz olduğu ve tek bir elektromanyetik alan oluşturduğu sonucu çıkar. Elektrik alanının kaynakları elektrik yükleri veya zamanla değişen manyetik alan olabilir. Manyetik alanlar, hareketli elektrik yükleri (akımlar) veya alternatif elektrik alanları tarafından uyarılır. Maxwell denklemleri elektrik ve manyetik alanlara göre simetrik değildir. Bunun nedeni, elektrik yüklerinin mevcut olması, ancak manyetik yüklerin bulunmamasıdır.

Malzeme denklemleri

Maxwell'in yapısal denklemler sistemi, vektörlerin maddenin elektriksel ve manyetik özelliklerini karakterize eden parametrelerle ilişkisini yansıtan malzeme denklemleriyle desteklenir.

burada bağıl dielektrik sabiti, bağıl manyetik geçirgenlik, spesifik elektriksel iletkenlik, elektrik sabiti, manyetik sabittir. Bu durumda ortamın izotropik, ferromanyetik olmayan, ferroelektrik olmadığı kabul edilir.

Problem çözme örnekleri

ÖRNEK 1

ELEKTRODİNAMİĞİN TEMELLERİ. ELEKTROSTATİK

ELEKTRODİNAMİĞİN TEMELLERİ

Elektrodinamik- elektromanyetik alanın özelliklerinin bilimi.

Elektromanyetik alan- yüklü parçacıkların hareketi ve etkileşimi ile belirlenir.

Elektrik/manyetik alanın tezahürü- bu elektrik/manyetik kuvvetlerin eylemidir:
1) makrokozmosta sürtünme kuvvetleri ve elastik kuvvetler;
2) mikrokozmosta elektrik/manyetik kuvvetlerin etkisi (atom yapısı, atomların moleküllere bağlanması,
temel parçacıkların dönüşümü)

Elektrik/manyetik alanın keşfi- J.Maxwell.

ELEKTROSTATİK

Elektrodinamik dalı, hareketsiz durumdaki elektrik yüklü cisimleri inceler.

Temel parçacıklar e-postası olabilir şarj edilirse onlara şarjlı denir;
- parçacıklar arasındaki mesafeye bağlı olan kuvvetlerle birbirleriyle etkileşime girerler,
ancak karşılıklı çekim kuvvetlerinin birçok katını aşar (bu etkileşime denir)
elektromanyetik).

E-posta şarj- fiziksel değer elektrik/manyetik etkileşimlerin yoğunluğunu belirler.
Elektrik yükünün 2 işareti vardır: pozitif ve negatif.
Benzer yüklere sahip parçacıklar birbirini iter, farklı yüklere sahip parçacıklar ise çeker.
Protonun pozitif yükü vardır, elektronun negatif yükü vardır ve nötron elektriksel olarak nötrdür.

Temel ücret- bölünemeyen minimum ücret.
Doğada elektromanyetik kuvvetlerin varlığını nasıl açıklayabiliriz?
- Tüm cisimler yüklü parçacıklar içerir.
Vücudun normal durumunda el. nötr (atom nötr olduğundan) ve elektrik/manyetik. güçler ortaya çıkmamaktadır.

Vücut şarj edilir, eğer herhangi bir işarette fazla ücret varsa:
negatif yüklü - fazla miktarda elektron varsa;
pozitif yüklü - elektron eksikliği varsa.

Bedenlerin elektrifikasyonu- bu, örneğin temas yoluyla yüklü cisimleri elde etmenin yollarından biridir).
Bu durumda, her iki cisim de yüklüdür ve yükler zıt işaretlidir, ancak büyüklükleri eşittir.

Elektrik yükünün korunumu kanunu.

Kapalı bir sistemde tüm parçacıkların yüklerinin cebirsel toplamı değişmeden kalır.
(... ancak yüklü parçacıkların sayısı değil, çünkü temel parçacıkların dönüşümleri vardır).

Kapalı sistem

Yüklü parçacıkların dışarıdan girmediği ve çıkmadığı bir parçacık sistemi.

Coulomb yasası

Elektrostatiğin temel kanunu.

Bir boşluktaki iki sabit yüklü cisim arasındaki etkileşimin kuvveti doğru orantılıdır
yük modüllerinin çarpımı ve aralarındaki mesafenin karesiyle ters orantılıdır.

Ne zaman cisimler nokta cisimler olarak kabul edilir? - aralarındaki mesafe cisimlerin boyutundan kat kat fazlaysa.
İki cismin elektrik yükü varsa, Coulomb yasasına göre etkileşime girerler.

Elektrik yükü birimi
1 C, 1 A akımda bir iletkenin kesitinden 1 saniyede geçen yüktür.
1 C çok büyük bir yüktür.
Element yükü:

ELEKTRİK ALANI

Etrafta maddi olarak bir elektrik yükü var.
Elektrik alanının ana özelliği: içine verilen elektrik yükü üzerindeki kuvvetin etkisi.

Elektrostatik alan- Sabit bir elektrik yükünün alanı zamanla değişmez.

Elektrik alan kuvveti.- el'in niceliksel özellikleri. alanlar.
alanın uygulanan nokta yüke etki ettiği kuvvetin bu yükün büyüklüğüne oranıdır.
- uygulanan yükün büyüklüğüne bağlı değildir, ancak elektrik alanını karakterize eder!

Gerilim vektör yönü
pozitif bir yüke etki eden kuvvet vektörünün yönü ile çakışır ve negatif bir yüke etki eden kuvvetin yönünün tersidir.

Noktasal yük alanı gücü:

burada q0 elektrik alanını oluşturan yüktür.
Alanın herhangi bir noktasında yoğunluk her zaman bu noktayı q0'a bağlayan düz çizgi boyunca yönlendirilir.

ELEKTRİK KAPASİTESİ

İki iletkenin elektrik yükünü biriktirme yeteneğini karakterize eder.
- q ve U'ya bağlı değildir.
- iletkenlerin geometrik boyutlarına, şekillerine, göreceli konumlarına, iletkenler arasındaki ortamın elektriksel özelliklerine bağlıdır.

SI birimleri: (F - farad)

KONDANSATÖRLER

Şarjı depolayan elektrikli cihaz
(bir dielektrik katmanla ayrılmış iki iletken).

Burada d, iletkenin boyutlarından çok daha küçüktür.

Elektrik şemalarındaki gösterim:

Elektrik alanının tamamı kapasitörün içinde yoğunlaşmıştır.
Bir kapasitörün yükü, kapasitör plakalarından birindeki yükün mutlak değeridir.

Kapasitör türleri:
1. dielektrik türüne göre: hava, mika, seramik, elektrolitik
2. Plakaların şekline göre: düz, küresel.
3. Kapasiteye göre: sabit, değişken (ayarlanabilir).

Düz kapasitörün elektriksel kapasitansı

burada S, kapasitörün plakasının (kaplamasının) alanıdır
d - plakalar arasındaki mesafe
eo - elektrik sabiti
e - dielektrikin dielektrik sabiti

Bir elektrik devresine kapasitörler dahil

paralel

ardışık

Daha sonra toplam elektrik kapasitesi (C):

paralel bağlandığında

.

seri bağlandığında

DCAC BAĞLANTILARI

Elektrik- yüklü parçacıkların (serbest elektronlar veya iyonlar) düzenli hareketi.
Bu durumda elektrik iletkenin kesiti üzerinden aktarılır. yük (yüklü parçacıkların termal hareketi sırasında, pozitif ve negatif yükler telafi edildiğinden aktarılan toplam elektrik yükü = 0).

E-posta yönü akım- pozitif yüklü parçacıkların hareket yönünün (+'dan -'ye) dikkate alınması geleneksel olarak kabul edilir.

E-posta işlemleri akım (iletkende):

akımın termal etkisi- iletkenin ısıtılması (süper iletkenler hariç);

akımın kimyasal etkisi - sadece elektrolitlerde görülür.Elektroliti oluşturan maddeler elektrotlar üzerinde salınır;

akımın manyetik etkisi(ana) - tüm iletkenlerde gözlenir (manyetik iğnenin akımla bir iletkenin yakınında sapması ve akımın manyetik alan yoluyla bitişik iletkenler üzerindeki kuvvet etkisi).

DEVRE BÖLÜMÜ İÇİN OHM YASASI

burada R devre bölümünün direncidir. (iletkenin kendisi de devrenin bir bölümü olarak düşünülebilir).

Her iletkenin kendine özgü akım-gerilim karakteristiği vardır.

REZİSTANS

Bir iletkenin temel elektriksel özellikleri.
- Ohm kanununa göre bu değer belirli bir iletken için sabittir.

1 Ohm, uçlarında potansiyel fark bulunan bir iletkenin direncidir
1 V'de ve içindeki akım gücü 1 A'dır.

Direnç yalnızca iletkenin özelliklerine bağlıdır:

burada S iletkenin kesit alanıdır, l iletkenin uzunluğudur,
iletken maddenin özelliklerini karakterize eden ro - direnç.

ELEKTRİK DEVRELERİ

Bir kaynak, bir elektrik akımı tüketicisi, teller ve bir anahtardan oluşurlar.

İLETKENLERİN SERİ BAĞLANTISI

I - devredeki akım gücü
U - devre bölümünün uçlarındaki voltaj

İLETKENLERİN PARALEL BAĞLANTISI

I - devrenin dallanmamış bir bölümündeki akım gücü
U - devre bölümünün uçlarındaki voltaj
R - devre bölümünün toplam direnci

Ölçüm cihazlarının nasıl bağlandığını unutmayın:

Ampermetre - akımın ölçüldüğü iletkene seri olarak bağlanır.

Voltmetre - voltajın ölçüldüğü iletkene paralel olarak bağlanır.

DC ÇALIŞMASI

Mevcut çalışma- bu, elektrik yüklerini iletken boyunca aktarmak için elektrik alanının işidir;

Akımın devrenin bir bölümünde yaptığı iş, akımın, voltajın ve işin yapıldığı zamanın çarpımına eşittir.

Devrenin bir bölümü için Ohm yasası formülünü kullanarak, akımın çalışmasını hesaplamak için formülün birkaç versiyonunu yazabilirsiniz:

Enerjinin korunumu yasasına göre:

İş, devrenin bir bölümünün enerjisindeki değişime eşittir, dolayısıyla iletken tarafından salınan enerji akımın işine eşittir.

SI sisteminde:

JOULE-LENZ YASASI

Akım bir iletkenden geçtiğinde iletken ısınır ve çevre ile ısı alışverişi meydana gelir; iletken onu çevreleyen cisimlere ısı verir.

Akım taşıyan bir iletkenin çevreye yaydığı ısı miktarı, akım kuvvetinin, iletkenin direncinin ve akımın iletkenden geçtiği zamanın karesinin çarpımına eşittir.

Enerjinin korunumu kanununa göre bir iletkenin açığa çıkardığı ısı miktarı sayısal olarak iletkenden aynı anda geçen akımın yaptığı işe eşittir.

SI sisteminde:

[S] = 1 J

DC GÜÇ

Akımın t süresi boyunca yaptığı işin bu zaman aralığına oranı.

SI sisteminde:

Süper iletkenlik olgusu

Düşük sıcaklıkta süperiletkenliğin keşfi:
1911 - Hollandalı bilim adamı Kamerling - Onnes
birçok metal ve alaşımda ultra düşük sıcaklıklarda (25 K'nin altında) gözlemlenir;
Bu sıcaklıklarda bu maddelerin direnci yok denecek kadar küçük olur.

1957'de süperiletkenlik olgusunun teorik bir açıklaması yapıldı:
Cooper (ABD), Bogolyubov (SSCB)

1957 Collins'in deneyi: Akım kaynağı olmayan kapalı bir devredeki akım 2,5 yıl boyunca durmadı.

1986'da yüksek sıcaklıkta süperiletkenlik (100 K'de) keşfedildi (metal seramikler için).

Süperiletkenliğe ulaşmanın zorluğu:
- maddenin güçlü bir şekilde soğutulması ihtiyacı

Uygulama alanı:
- güçlü manyetik alanların elde edilmesi;
- hızlandırıcılarda ve jeneratörlerde süper iletken sargılı güçlü elektromıknatıslar.

Şu anda enerji sektöründe büyük bir problem
- iletim sırasında büyük elektrik kayıpları onu tel ile.

Olası çözüm Sorunlar:
süperiletkenlik ile iletkenlerin direnci yaklaşık olarak 0'dır
ve enerji kayıpları keskin bir şekilde azalır.

En yüksek süperiletken sıcaklığa sahip madde
1988 yılında ABD'de -148°C sıcaklıkta süperiletkenlik olgusu elde edildi. İletken, talyum, kalsiyum, baryum ve bakır oksitlerin (Tl2Ca2Ba2Cu3Ox) bir karışımıydı.

Yarı iletken -

Direnci geniş bir aralıkta değişebilen ve artan sıcaklıkla çok hızlı azalan, yani elektrik iletkenliğinin (1/R) arttığı bir madde.
- silikon, germanyum, selenyum ve bazı bileşiklerde gözlenir.

İletim mekanizması yarı iletkenlerde

Yarı iletken kristaller, dış elektronların komşu atomlara kovalent bağlarla bağlandığı bir atomik kristal kafesine sahiptir.
Düşük sıcaklıklarda saf yarı iletkenlerin serbest elektronları yoktur ve yalıtkan gibi davranırlar.

VAKUMDA ELEKTRİK AKIMI

Vakum nedir?
- bu, neredeyse hiç molekül çarpışmasının olmadığı bir gazın seyrekleşme derecesidir;

Elektrik akımı mümkün değil çünkü iyonize moleküllerin olası sayısı elektriksel iletkenliği sağlayamaz;
- yüklü parçacık kaynağı kullanırsanız vakumda elektrik akımı oluşturmak mümkündür;
- yüklü parçacık kaynağının etkisi termiyonik emisyon olgusuna dayanabilir.

Termiyonik emisyon

- bu, sıcak metalin görünür ışıltısına karşılık gelen sıcaklıklara ısıtıldıklarında katı veya sıvı cisimler tarafından elektronların emisyonudur.
Isıtılan metal elektrot sürekli olarak elektron yayarak kendi etrafında bir elektron bulutu oluşturur.
Denge durumunda, elektrotu terk eden elektronların sayısı ona geri dönen elektronların sayısına eşittir (çünkü elektronlar kaybolduğunda elektrot pozitif yüklü hale gelir).
Metalin sıcaklığı ne kadar yüksek olursa, elektron bulutunun yoğunluğu da o kadar yüksek olur.

Vakum diyotu

Vakum tüplerinde vakumda elektrik akımı mümkündür.
Vakum tüpü termiyonik emisyon olgusunu kullanan bir cihazdır.

Bir vakum diyotu iki elektrotlu (A - anot ve K - katot) bir elektron tüpüdür.
Cam kabın içinde çok düşük basınç oluşur

H - filamanı ısıtmak için katodun içine yerleştirilir. Isıtılan katodun yüzeyi elektron yayar. Anot akım kaynağının + ucuna ve katot - ucuna bağlanırsa devre akar
sabit termiyonik akım. Vakum diyotu tek yönlü iletkenliğe sahiptir.
Onlar. Anot potansiyelinin katot potansiyelinden yüksek olması durumunda anottaki akımın gerçekleşmesi mümkündür. Bu durumda elektron bulutundaki elektronlar anoda çekilerek boşlukta bir elektrik akımı oluşturulur.

Bir vakum diyotunun akım-gerilim karakteristiği.

Düşük anot gerilimlerinde katottan yayılan elektronların tümü anoda ulaşmaz ve elektrik akımı küçüktür. Yüksek voltajlarda akım doyuma ulaşır, yani. maksimum değer.
Alternatif akımı düzeltmek için bir vakum diyotu kullanılır.

Diyot doğrultucunun girişindeki akım:

Doğrultucu çıkış akımı:

Elektron ışınları

Bu, vakum tüplerinde ve gaz boşaltma cihazlarında hızla uçan elektronların akışıdır.

Elektron ışınlarının özellikleri:

Elektrik alanlarındaki sapmalar;
- Lorentz kuvvetinin etkisi altında manyetik alanlarda sapma;
- bir maddeye çarpan ışın yavaşladığında X-ışını radyasyonu ortaya çıkar;
- bazı katı ve sıvıların (luminoforlar) parlamasına (ışıldamasına) neden olur;
- Maddeyi temas ettirerek ısıtın.

Katot ışın tüpü (CRT)

Termiyonik emisyon olgusu ve elektron ışınlarının özellikleri kullanılır.

Bir CRT bir elektron tabancası, yatay ve dikey saptırıcılardan oluşur
elektrot plakaları ve ekran.
Bir elektron tabancasında, ısıtılmış bir katot tarafından yayılan elektronlar, kontrol ızgarası elektrotundan geçer ve anotlar tarafından hızlandırılır. Elektron tabancası, elektron ışınını bir noktaya odaklar ve ekrandaki ışığın parlaklığını değiştirir. Yatay ve dikey plakaları saptırmak, ekrandaki elektron ışınını ekranın herhangi bir noktasına hareket ettirmenizi sağlar. Tüp ekranı, elektron bombardımanına tutulduğunda parlamaya başlayan bir fosforla kaplanmıştır.

İki tip tüp vardır:

1) elektron ışınının elektrostatik kontrolü ile (elektrik ışınının yalnızca elektrik alanı tarafından saptırılması);
2) elektromanyetik kontrollü (manyetik saptırma bobinleri eklenir).

CRT'nin ana uygulamaları:

televizyon ekipmanlarındaki resim tüpleri;
bilgisayar ekranları;
Ölçüm teknolojisinde elektronik osiloskoplar.

GAZLARDA ELEKTRİK AKIMI

Normal koşullar altında gaz bir dielektriktir, yani. nötr atomlardan ve moleküllerden oluşur ve serbest elektrik akımı taşıyıcıları içermez.
İletken gaz iyonize bir gazdır. İyonize gaz elektron-iyon iletkenliğine sahiptir.

Hava, güç hatlarında, hava kapasitörlerinde ve kontak anahtarlarında bir dielektriktir.

Yıldırım, elektrik kıvılcımı veya kaynak arkı oluştuğunda hava iletkendir.

Gaz iyonizasyonu

Nötr atom veya moleküllerin, atomlardan elektronları uzaklaştırarak pozitif iyonlara ve elektronlara parçalanmasıdır. İyonlaşma, bir gaz ısıtıldığında veya radyasyona (UV, X ışınları, radyoaktif) maruz bırakıldığında meydana gelir ve yüksek hızlardaki çarpışmalar sırasında atomların ve moleküllerin parçalanmasıyla açıklanır.

Gaz deşarjı

Bu iyonize gazlardaki elektrik akımıdır.
Yük taşıyıcıları pozitif iyonlar ve elektronlardır. Gaz deşarj tüplerinde (lambalarda) elektrik veya manyetik alana maruz kaldığında gaz deşarjı gözlenir.

Yüklü parçacıkların rekombinasyonu

- İyonlaşma durursa gaz iletken olmaktan çıkar, bu rekombinasyonun (zıt yüklü parçacıkların yeniden birleşmesi) bir sonucu olarak ortaya çıkar.

Kendi kendine yeten ve kendini sürdürmeyen bir gaz deşarjı vardır.

Kendi kendine yetmeyen gaz deşarjı

İyonlaştırıcının hareketi durdurulursa deşarj da duracaktır.

Deşarj doygunluğa ulaştığında grafik yatay hale gelir. Burada gazın elektriksel iletkenliği yalnızca iyonlaştırıcının etkisinden kaynaklanır.

Kendi kendine yeten gaz deşarjı

Bu durumda, darbeli iyonizasyondan kaynaklanan iyonlar ve elektronlar (= elektrik çarpmasının iyonizasyonu) nedeniyle harici iyonlaştırıcının sona ermesinden sonra bile gaz deşarjı devam eder; elektrotlar arasındaki potansiyel farkı arttığında meydana gelir (bir elektron çığı meydana gelir).
Kendi kendine yetmeyen bir gaz deşarjı, Ua = Uignition olduğunda kendi kendine yeten bir gaz deşarjına dönüşebilir.

Gazın elektriksel parçalanması

Kendi kendini idame ettiremeyen bir gaz deşarjının kendi kendini idame ettiren bir gaz deşarjına geçiş süreci.

Kendi kendine yeten gaz deşarjı meydana gelir 4 tip:

1. için için yanma - düşük basınçlarda (birkaç mm Hg'ye kadar) - gaz ışığı tüplerinde ve gaz lazerlerinde gözlemlendi.
2. kıvılcım - normal basınçta ve yüksek elektrik alan kuvvetinde (yıldırım - yüz binlerce ampere kadar akım gücü).
3. korona - düzgün olmayan bir elektrik alanında (uçta) normal basınçta.
4. ark - yüksek akım yoğunluğu, elektrotlar arasında düşük voltaj (ark kanalındaki gaz sıcaklığı -5000-6000 santigrat derece); spot ışıklarında ve projeksiyon filmi ekipmanlarında gözlemlendi.

Bu deşarjlar gözlemlenir:

için için yanan - floresan lambalarda;
kıvılcım - yıldırımda;
korona - enerji kaçağı sırasında elektrikli çöktürücülerde;
ark - kaynak sırasında, cıva lambalarında.

Plazma

Bu, moleküllerin yüksek sıcaklıkta yüksek hızda çarpışması nedeniyle yüksek derecede iyonizasyona sahip bir maddenin toplanmasının dördüncü halidir; doğada bulunur: iyonosfer - zayıf iyonize plazma, Güneş - tamamen iyonize plazma; yapay plazma - gaz deşarjlı lambalarda.

Plazma şunlar olabilir:

Düşük sıcaklık - 100.000K'nin altındaki sıcaklıklarda;
yüksek sıcaklık - 100.000K'nin üzerindeki sıcaklıklarda.

Plazmanın temel özellikleri:

Yüksek elektrik iletkenliği
- harici elektrik ve manyetik alanlarla güçlü etkileşim.

bir sıcaklıkta

Herhangi bir madde plazma halindedir.

İlginç bir şekilde, Evrendeki maddenin %99'u plazmadır

TEST İÇİN TEST SORULARI

Coulomb yasası:

Nerede F – iki yüklü cisim arasındaki elektrostatik etkileşimin kuvveti;

Q 1 , Q 2 – vücutların elektrik yükleri;

ε – ortamın bağıl dielektrik sabiti;

ε 0 =8,85·10 -12 F/m – elektriksel sabit;

R– yüklü iki cisim arasındaki mesafe.

Doğrusal yük yoğunluğu:

D nerede Q - d uzunluğunun kesiti başına temel yük l.

Yüzey yük yoğunluğu:

D nerede Q - d yüzeyindeki temel yük S.

Hacim yük yoğunluğu:

D nerede Q - temel yük, hacim d'de V.

Elektrik alan kuvveti:

Nerede F – yüke etki eden kuvvet Q.

Gauss teoremi:

Nerede e– elektrostatik alan kuvveti;

D S – vektör , modülü, nüfuz edilen yüzeyin alanına eşit olan ve yönü, sahanın normal yönü ile çakışan;

Q– yüzey içindeki mahkumların cebirsel toplamı d S suçlamalar.

Gerilim vektörünün dolaşımına ilişkin teorem:

Elektrostatik alan potansiyeli:

Nerede K p – bir nokta yükünün potansiyel enerjisi Q.

Nokta şarj potansiyeli:

Noktasal yük alanı gücü:

.

Sonsuz düz, eşit yüklü bir çizginin veya sonsuz uzun bir silindirin yarattığı alan kuvveti:

Nerede τ – doğrusal yük yoğunluğu;

R– diş veya silindir ekseninden alan kuvvetinin belirlendiği noktaya kadar olan mesafe.

Sonsuz düzgün yüklü bir düzlemin yarattığı alan kuvveti:

burada σ yüzey yük yoğunluğudur.

Genel durumda potansiyel ve gerilim arasındaki ilişki:

e= – lisansüstü = .

Düzgün bir alan durumunda potansiyel ve yoğunluk arasındaki ilişki:

e= ,

Nerede D– potansiyelleri φ 1 ve φ 2 olan noktalar arasındaki mesafe.

Merkezi veya eksenel simetriye sahip bir alan durumunda potansiyel ve yoğunluk arasındaki ilişki:

Alan kuvvetlerinin işi, bir q yükünü potansiyele sahip bir alan noktasından hareket ettirir. φ 1 potansiyeli olan bir noktaya φ 2:

A=q(φ 1 – φ 2).

İletkenin elektriksel kapasitesi:

Nerede Q– iletken şarjı;

φ, iletkenin potansiyelinin sonsuzda sıfıra eşit alınması şartıyla iletkenin potansiyelidir.

Kapasitörün kapasitansı:

Nerede Q– kapasitör şarjı;

sen– kapasitör plakaları arasındaki potansiyel fark.

Düz kapasitörün elektrik kapasitesi:

burada ε plakalar arasında bulunan dielektrik maddenin dielektrik sabitidir;

D– plakalar arasındaki mesafe;

S– plakaların toplam alanı.

Kapasitör bankasının elektrik kapasitesi:

b) paralel bağlantıyla:

Yüklü bir kapasitörün enerjisi:

,

Nerede Q– kapasitör şarjı;

sen– plakalar arasındaki potansiyel fark;

C– kapasitörün elektriksel kapasitesi.

DC Gücü:

D nerede Q– d süresi boyunca iletkenin kesitinden akan yük T.

Akım Yoğunluğu:

Nerede BEN– iletkendeki akım gücü;

S– iletken alanı.

EMF içermeyen bir devre bölümü için Ohm yasası:

Nerede BEN– bölgedeki mevcut güç;

sen

R– bölgenin direnci.

Emk içeren bir devrenin bir bölümü için Ohm yasası:

Nerede BEN– bölgedeki mevcut güç;

sen– bölümün uçlarındaki voltaj;

R– bölümün toplam direnci;

ε – Kaynağın EMF'si.

Kapalı (tam) devre için Ohm yasası:

Nerede BEN– devredeki akım gücü;

R– devrenin harici direnci;

R– kaynağın iç direnci;

ε – Kaynağın EMF'si.

Kirchhoff yasaları:

2. ,

bir düğümde birleşen mevcut güçlerin cebirsel toplamı nerede;

– devredeki voltaj düşüşlerinin cebirsel toplamı;

– devredeki EMF'nin cebirsel toplamı.

İletken direnci:

Nerede R– iletken direnci;

ρ – iletken direnci;

ben– iletkenin uzunluğu;

S

İletken iletkenliği:

Nerede G– iletkenin iletkenliği;

γ – iletkenin iletkenliği;

ben– iletkenin uzunluğu;

S– iletkenin kesit alanı.

İletken sistem direnci:

a) seri bağlantıyla:

a) paralel bağlantıda:

Mevcut çalışma:

,

Nerede A– mevcut çalışma;

sen- Gerilim;

BEN– mevcut güç;

R- rezistans;

T- zaman.

Mevcut güç:

.

Joule-Lenz yasası

Nerede Q– açığa çıkan ısı miktarı.

Diferansiyel formda Ohm yasası:

J=γ e ,

Nerede J – akım yoğunluğu;

γ – spesifik iletkenlik;

e– elektrik alan kuvveti.

Manyetik indüksiyon ve manyetik alan kuvveti arasındaki ilişki:

B=μμ 0 H ,

Nerede B – manyetik indüksiyon vektörü;

μ– manyetik geçirgenlik;

H- manyetik alan kuvveti.

Biot-Savart-Laplace yasası:

,

D nerede B – bir iletkenin belirli bir noktada oluşturduğu manyetik alan indüksiyonu;

μ – manyetik geçirgenlik;

μ 0 =4π·10 -7 H/m – manyetik sabit;

BEN– iletkendeki akım gücü;

D ben – iletken eleman;

R– d elemanından çizilen yarıçap vektörü ben manyetik alan indüksiyonunun belirlendiği noktaya kadar iletken.

Manyetik alan için toplam akım yasası (vektör sirkülasyon teoremi) B):

,

Nerede N– devrenin kapsadığı akımlara sahip iletken sayısı L serbest çalışma.

Dairesel akımın merkezinde manyetik indüksiyon:

Nerede R– dairesel dönüşün yarıçapı.

Dairesel akım ekseninde manyetik indüksiyon:

,

Nerede H– bobinin merkezinden manyetik indüksiyonun belirlendiği noktaya kadar olan mesafe.

İleri akım alanının manyetik indüksiyonu:

Nerede R 0 – telin ekseninden manyetik indüksiyonun belirlendiği noktaya kadar olan mesafe.

Solenoid alanın manyetik indüksiyonu:

B=μμ 0 nI,

Nerede N– Solenoidin dönüş sayısının uzunluğuna oranı.

Amper Gücü:

D F =ben,

D nerede F – Amper gücü;

BEN– iletkendeki akım gücü;

D ben – iletkenin uzunluğu;

B– manyetik alan indüksiyonu.

Lorentz kuvveti:

F=Q e +Q[v B ],

Nerede F – Lorentz kuvveti;

Q– parçacık yükü;

e– elektrik alan kuvveti;

v– parçacık hızı;

B– manyetik alan indüksiyonu.

Manyetik Akı:

a) düzgün bir manyetik alan ve düz bir yüzey durumunda:

Φ=BnS,

Nerede Φ – manyetik akı;

Bn– manyetik indüksiyon vektörünün normal vektör üzerine izdüşümü;

S– kontur alanı;

b) düzgün olmayan bir manyetik alan ve keyfi projeksiyon durumunda:

Toroid ve solenoid için akı bağlantıları (tam akış):

Nerede Ψ - Tam akış;

N – dönüş sayısı;

Φ – bir dönüşe nüfuz eden manyetik akı.

Döngü Endüktansı:

Solenoid endüktansı:

L=μμ 0 N 2 V,

Nerede L– solenoid endüktansı;

μ – manyetik geçirgenlik;

μ 0 – manyetik sabit;

N– dönüş sayısının uzunluğuna oranı;

V– solenoid hacmi.

Faraday'ın elektromanyetik indüksiyon yasası:

nerede ε Ben– indüklenen emk;

– Birim zamanda toplam akıştaki değişim.

Kapalı bir döngüyü manyetik alanda hareket ettirmeye çalışın:

A=benΔ Φ,

Nerede A– konturun hareket ettirilmesi üzerinde çalışın;

BEN– devredeki akım gücü;

Δ Φ – devreden geçen manyetik akıdaki değişiklik.

Kendinden kaynaklı emk:

Manyetik alan enerjisi:

Hacimsel manyetik alan enerji yoğunluğu:

,

burada ω hacimsel manyetik alan enerji yoğunluğudur;

B– manyetik alan indüksiyonu;

H- manyetik alan kuvveti;

μ – manyetik geçirgenlik;

μ 0 – manyetik sabit.

3.2. Kavramlar ve tanımlar

? Elektrik yükünün özelliklerini listeler.

1. Pozitif ve negatif olmak üzere iki tür suçlama vardır.

2. Benzer yükler iter, farklı yükler çeker.

3. Yükler ayrıklık özelliğine sahiptir; hepsi en küçük temelin katlarıdır.

4. Yük değişmezdir, değeri referans sistemine bağlı değildir.

5. Yük katkılıdır - bir cisimler sisteminin yükü, sistemdeki tüm cisimlerin yüklerinin toplamına eşittir.

6. Kapalı bir sistemin toplam elektrik yükü sabit bir değerdir

7. Sabit yük bir elektrik alanının kaynağıdır, hareketli yük ise manyetik alanın kaynağıdır.

? Coulomb yasasını formüle edin.

İki sabit nokta yük arasındaki etkileşim kuvveti, yüklerin büyüklüklerinin çarpımı ile orantılı, aralarındaki mesafenin karesi ile ters orantılıdır. Kuvvet, yükleri birleştiren çizgi boyunca yönlendirilir.

? Elektrik alanı nedir? Elektrik alan kuvveti? Elektrik alan kuvvetinin süperpozisyonu ilkesini formüle edin.

Elektrik alanı, elektrik yükleriyle ilişkili ve bir yükün etkisini diğerine ileten bir madde türüdür. Gerilim, alanın belirli bir noktasına yerleştirilen birim pozitif yüke etki eden kuvvete eşit bir alanın kuvvet özelliğidir. Süperpozisyon ilkesi: Bir nokta yük sistemi tarafından oluşturulan alan kuvveti, her bir yükün alan kuvvetlerinin vektör toplamına eşittir.

? Elektrostatik alanın kuvvet çizgilerine ne denir? Kuvvet çizgilerinin özelliklerini listeler.

Her noktada teğeti alan kuvveti vektörünün yönü ile çakışan çizgiye kuvvet çizgisi denir. Kuvvet çizgilerinin özellikleri; pozitif yüklerle başlar, negatif yüklerle biter, kesintiye uğramazlar ve birbirleriyle kesişmezler.

? Elektrik dipolünün tanımını verin. Dipol alanı.

İki eşit büyüklükte, zıt işaret noktalı elektrik yüklerinden oluşan bir sistem, aralarındaki mesafe, bu yüklerin hareketinin gözlendiği noktalara olan mesafeye kıyasla küçüktür.Yoğunluk vektörü, elektrik vektörünün tersi yöndedir. dipol momenti (ki bu da negatif yükten pozitif yüke doğru yönlendirilir).

? Elektrostatik alan potansiyeli nedir? Potansiyel süperpozisyon ilkesini formüle edin.

Alanın belirli bir noktasına yerleştirilen bir elektrik yükünün potansiyel enerjisinin, bu yükün büyüklüğüne oranına sayısal olarak eşit olan skaler bir nicelik. Süperpozisyon ilkesi - uzayda belirli bir noktadaki bir nokta yük sisteminin potansiyeli, bu yüklerin uzayda aynı noktada ayrı ayrı yaratacağı potansiyellerin cebirsel toplamına eşittir.

? Gerilim ve potansiyel arasındaki ilişki nedir?

e=- (e alanın belirli bir noktasındaki alan gücü, j ise bu noktadaki potansiyeldir.)

? “Elektrik alan kuvveti vektör akışı” kavramını tanımlayın. Durum Gauss'un elektrostatik teoremi.

Rastgele kapalı bir yüzey için gerilim vektörünün akısı e Elektrik alanı F E= . Gauss teoremi:

= (burada Qi– kapalı bir yüzey tarafından kaplanan yükler). Her türlü kapalı yüzey için geçerlidir.

? Hangi maddelere iletken denir? Bir iletkende yükler ve elektrostatik alan nasıl dağıtılır? Elektrostatik indüksiyon nedir?

İletkenler, bir elektrik alanının etkisi altında serbest yüklerin düzenli bir şekilde hareket edebildiği maddelerdir. Dış alanın etkisi altında, yükler yeniden dağıtılır, kendi alanlarını oluşturur, dış alana eşit büyüklükte ve zıt yönde yönlendirilir. Bu nedenle iletkenin içinde ortaya çıkan voltaj 0'dır.

Elektrostatik indüksiyon, harici bir elektrik alanının etkisi altında, belirli bir gövdenin parçaları arasında yüklerin yeniden dağılımının meydana geldiği bir tür elektrifikasyondur.

? Tek bir iletkenin veya kapasitörün elektrik kapasitesi nedir? Düz bir kapasitörün, seri veya paralel bağlı bir kapasitör kümesinin kapasitansı nasıl belirlenir? Elektrik kapasitesinin ölçü birimi.

Yalnız rehber: nerede İLE-kapasite, Q- yük, j - potansiyel. Ölçü birimi faraddır [F]. (1 F, iletkene 1 C yük verildiğinde potansiyeli 1 V artan bir iletkenin kapasitansıdır).

Paralel plakalı kapasitörün kapasitansı. Seri bağlantı: . Paralel bağlantı: C toplamı = C 1 +C 2 +…+S N

? Hangi maddelere dielektrik denir? Ne tür dielektrikleri biliyorsunuz? Dielektriklerin polarizasyonu nedir?

Dielektrikler, normal koşullar altında serbest elektrik yükünün bulunmadığı maddelerdir. Polar, polar olmayan ve ferroelektrik dielektrikler vardır. Polarizasyon, harici bir elektrik alanın etkisi altında dipollerin yönlendirilme sürecidir.

? Elektriksel yer değiştirme vektörü nedir? Maxwell'in önermesini formüle edin.

Elektriksel yer değiştirme vektörü D serbest yüklerin (yani vakumda) yarattığı elektrostatik alanı karakterize eder, ancak uzayda bir dielektrik varlığında olduğu gibi bir dağılıma sahiptir. Maxwell'in varsayımı: . Fiziksel anlam - keyfi ortamdaki yüklerin etkisiyle elektrik alanlarının yaratılması yasasını ifade eder.

? Elektrostatik alan için sınır koşullarını formüle edin ve açıklayın.

Bir elektrik alanı iki dielektrik ortam arasındaki arayüzden geçtiğinde, yoğunluk vektörü ve yer değiştirmenin büyüklüğü ve yönü aniden değişir. Bu değişiklikleri karakterize eden ilişkilere sınır koşulları denir. Bunlardan 4 tane var:

(3), (4)

? Elektrostatik alanın enerjisi nasıl belirlenir? Enerji yoğunluğu?

Enerji W= ( E- alan kuvveti, e-dielektrik sabiti, e 0 -elektrik sabiti, V- alan hacmi), enerji yoğunluğu

? “Elektrik akımı” kavramını tanımlayınız. Akım türleri. Elektrik akımının özellikleri. Onun ortaya çıkması ve var olması için hangi şart gereklidir?

Akım yüklü parçacıkların düzenli hareketidir. Türler - iletim akımı, bir iletkendeki serbest yüklerin düzenli hareketi, konveksiyon - yüklü bir makroskobik gövde uzayda hareket ettiğinde meydana gelir. Bir akımın ortaya çıkması ve var olması için, düzenli hareket edebilen yüklü parçacıkların olması ve enerjisi yenilenerek bu düzenli hareket için harcanacak bir elektrik alanının varlığı gerekir.

? Süreklilik denklemini veriniz ve açıklayınız. Akımın integral ve diferansiyel formlarda durağan olma koşulunu formüle edin.

Süreklilik denklemi. Yükün korunumu yasasını diferansiyel formda ifade eder. Akımın integral formda durağanlık (sabitlik) koşulu: ve diferansiyel - .

? Ohm yasasını integral ve diferansiyel formlarda yazın.

İntegral formu – ( BEN-akım, sen- Gerilim, R-rezistans). Diferansiyel form - ( J - akım yoğunluğu, g - elektriksel iletkenlik, e - iletkendeki alan gücü).

? Dış güçler nelerdir? EMF mi?

Dış kuvvetler yükleri pozitif ve negatif olarak ayırır. EMF, bir yükü tüm kapalı devre boyunca hareket ettirme işinin değerine oranıdır

? İş ve mevcut güç nasıl belirlenir?

Bir yükü hareket ettirirken Q uçlarına voltajın uygulandığı bir elektrik devresi aracılığıyla sen, iş elektrik alanı tarafından yapılır, akım gücü (t-zamanı)

? Dallanmış zincirler için Kirchhoff kurallarını formüle edin. Kirchhoff kurallarında hangi korunum yasaları yer alıyor? Kirchhoff'un birinci ve ikinci yasalarına göre kaç tane bağımsız denklem oluşturulmalıdır?

1. Bir düğümde yakınsayan akımların cebirsel toplamı 0'a eşittir.

2. Rastgele seçilen herhangi bir kapalı devrede, gerilim düşüşlerinin cebirsel toplamı, bu devrede meydana gelen emk'lerin cebirsel toplamına eşittir. Kirchhoff'un ilk kuralı, elektrik yükünün korunumu yasasından kaynaklanmaktadır. Toplamdaki denklem sayısı istenen büyüklüklerin sayısına eşit olmalıdır (denklem sistemi tüm direnç ve emk'yi içermelidir).

? Gazdaki elektrik akımı. İyonlaşma ve rekombinasyon süreçleri. Plazma kavramı.

Gazlardaki elektrik akımı serbest elektronların ve iyonların yönlendirilmiş hareketidir. Normal koşullar altında gazlar yalıtkandır ve iyonizasyondan sonra iletken hale gelir. İyonlaşma, elektronları gaz moleküllerinden ayırarak iyon oluşturma işlemidir. Harici bir iyonlaştırıcıya maruz kalma nedeniyle oluşur - güçlü ısıtma, X-ışını veya ultraviyole ışınımı, elektron bombardımanı. Rekombinasyon iyonizasyonun ters işlemidir. Plazma, pozitif ve negatif yüklerin konsantrasyonlarının eşit olduğu, tamamen veya kısmen iyonize bir gazdır.

? Vakumda elektrik akımı. Termiyonik emisyon.

Vakumdaki akım taşıyıcıları, elektrotların yüzeyinden emisyon nedeniyle yayılan elektronlardır. Termiyonik emisyon, ısıtılmış metaller tarafından elektronların emisyonudur.

? Süperiletkenlik olgusu hakkında ne biliyorsunuz?

Mutlak sıfıra yakın sıcaklıklarda bazı saf metallerin (kalay, kurşun, alüminyum) direncinin sıfıra düşmesi olayı.

? İletkenlerin elektriksel direnci hakkında ne biliyorsunuz? Direnç nedir, sıcaklığa bağımlılığı, elektriksel iletkenlik nedir? İletkenlerin seri ve paralel bağlanması hakkında ne biliyorsunuz? Şant, ek direnç nedir?

Direnç, iletkenin uzunluğuyla doğru orantılı bir değerdir ben ve alanla ters orantılı S iletken kesiti: (r-direnç). İletkenlik direncin tersidir. Özgül direnç (1 m2 kesitli, 1 m uzunluğunda bir iletkenin direnci). Özgül direnç sıcaklığa bağlıdır, burada a sıcaklık katsayısıdır, R Ve R 0 , r ve r 0 – dirençler ve dirençler T ve 0 0 C. Paralel - , ardışık R=R 1 +R 2 +…+Rn. Ölçüm sınırlarını genişletmek amacıyla elektrik akımının bir kısmını yönlendirmek için bir elektrikli ölçüm cihazına paralel olarak bir şönt direnç bağlanır.

? Bir manyetik alan. Hangi kaynaklar manyetik alan yaratabilir?

Manyetik alan, hareketli elektrik yüklerinin etkileşime girdiği özel bir madde türüdür. Sabit bir manyetik alanın varlığının nedeni, sabit elektrik akımına sahip sabit bir iletken veya kalıcı mıknatıslardır.

? Ampere yasasını formüle edin. Akımın tek (zıt) yönde aktığı iletkenler nasıl etkileşime girer?

Akım taşıyan bir iletkene eşit bir Amper kuvveti etki eder.

B - manyetik indüksiyon, BEN- iletkendeki akım, D ben– iletken bölümünün uzunluğu, manyetik indüksiyon ile iletken bölüm arasındaki açı. Bir yönde çekerler, diğer yönde iterler.

? Amper kuvvetini tanımlayın. Yönü nasıl belirlenir?

Bu, manyetik alana yerleştirilen akım taşıyan bir iletkene etki eden kuvvettir. Yönü şu şekilde belirliyoruz: Sol elin avucunu manyetik indüksiyon çizgileri girecek şekilde konumlandırıyoruz ve uzatılmış dört parmak iletkendeki akım boyunca yönlendiriliyor. Bükülmüş başparmak Amper kuvvetinin yönünü gösterecektir.

? Yüklü parçacıkların manyetik alandaki hareketini açıklayınız. Lorentz kuvveti nedir? Yönü nedir?

Hareket eden yüklü bir parçacık kendi manyetik alanını yaratır. Harici bir manyetik alana yerleştirilirse, alanların etkileşimi, parçacık üzerinde dış alandan etki eden bir kuvvetin (Lorentz kuvveti) ortaya çıkmasıyla kendini gösterecektir. Yön sol el kuralına göredir. Pozitif bir yük için - vektör B sol elin avuç içine girer, dört parmak pozitif yükün hareketi (hız vektörü) boyunca yönlendirilir, bükülmüş başparmak Lorentz kuvvetinin yönünü gösterir. Negatif bir yüke aynı kuvvet ters yönde etki eder.

(Q-şarj, v-hız, B- indüksiyon, a- hızın yönü ile manyetik indüksiyon arasındaki açı).

? Düzgün bir manyetik alanda akım olan bir çerçeve. Manyetik moment nasıl belirlenir?

Manyetik alanın, akım taşıyan çerçeve üzerinde yönlendirici bir etkisi vardır ve onu belirli bir şekilde döndürür. Tork aşağıdaki formülle belirlenir: M =P M X B , Nerede P M- akımla çerçevenin manyetik momentinin vektörü, eşit DIR-DİR N (kontur yüzey alanı başına akım, kontura normal birim başına akım), B -manyetik indüksiyon vektörü, manyetik alanın niceliksel özelliği.

? Manyetik indüksiyon vektörü nedir? Yönü nasıl belirlenir? Manyetik alan grafiksel olarak nasıl temsil edilir?

Manyetik indüksiyon vektörü, manyetik alanın kuvvet karakteristiğidir. Manyetik alan, kuvvet çizgileri kullanılarak açıkça gösterilmiştir. Alanın her noktasında alan çizgisine teğet, manyetik indüksiyon vektörünün yönü ile çakışır.

? Biot-Savart-Laplace yasasını formüle edin ve açıklayın.

Biot-Savart-Laplace yasası, akıma sahip bir iletken için hesaplama yapmanızı sağlar BEN manyetik alan indüksiyonu d B , alanında keyfi bir noktada oluşturulan d ben kondüktör: (burada m 0 manyetik sabittir, m ortamın manyetik geçirgenliğidir). İndüksiyon vektörünün yönü, vidanın öteleme hareketinin elemandaki akımın yönüne karşılık gelmesi durumunda sağ vida kuralıyla belirlenir.

? Manyetik alan için süperpozisyon ilkesini ifade edin.

Süperpozisyon ilkesi - birkaç akım veya hareketli yük tarafından oluşturulan ortaya çıkan alanın manyetik indüksiyonu, her bir akım veya hareketli yük tarafından ayrı ayrı oluşturulan eklenen alanların manyetik indüksiyonunun vektör toplamına eşittir:

? Manyetik alanın temel özelliklerini açıklayın: manyetik akı, manyetik alan dolaşımı, manyetik indüksiyon.

Manyetik akı F herhangi bir yüzeyden S manyetik indüksiyon vektörünün büyüklüğü ile alanın çarpımına eşit bir miktar denir S ve vektörler arasındaki a açısının kosinüsü B Ve N (yüzeyin dış normali). Vektör dolaşımı B belirli bir kapalı kontur üzerinde formun integrali denir; burada d ben - konturun temel uzunluğunun vektörü. Vektör dolaşım teoremi B : vektör dolaşımı B keyfi bir kapalı devre boyunca, manyetik sabitin çarpımına ve bu devrenin kapsadığı akımların cebirsel toplamına eşittir. Manyetik indüksiyon vektörü, manyetik alanın kuvvet karakteristiğidir. Manyetik alan, kuvvet çizgileri kullanılarak açıkça gösterilmiştir. Alanın her noktasında alan çizgisine teğet, manyetik indüksiyon vektörünün yönü ile çakışır.

? Manyetik alanın integral ve diferansiyel formda solenoidal olma koşulunu yazınız ve yorumlayınız.

Kaynak ve yutucuların bulunmadığı vektör alanlarına solenoidal denir. İntegral formda solenoidal manyetik alanın koşulu: ve diferansiyel form:

? Manyetikler. Mıknatıs türleri. Feromagnetler ve özellikleri. Histerezis nedir?

Bir madde, manyetik alanın etkisi altında manyetik bir moment (mıknatıslanma) elde edebiliyorsa manyetiktir. Dış manyetik alanda alan yönüne karşı mıknatıslanan maddelere diyamanyetik maddeler, dış manyetik alanda alanın yönüne doğru mıknatıslanan maddelere ise paramanyetik maddeler denir. Bu iki sınıfa zayıf manyetik maddeler denir. Harici bir manyetik alanın yokluğunda bile mıknatıslanan güçlü manyetik maddelere ferromıknatıs denir. . Manyetik histerezis, ön mıknatıslanmanın değerine bağlı olarak aynı mıknatıslama alanı gücü H'de bir ferromıknatısın mıknatıslanma değerlerindeki farktır. Bu grafik bağımlılığa histerezis döngüsü denir.

? Toplam akım yasasını integral ve diferansiyel formlarda (maddedeki manyetostatiklerin ana seviyeleri) formüle edin ve açıklayın.

? Elektromanyetik indüksiyon nedir? Elektromanyetik indüksiyonun temel yasasını (Faraday yasası) formüle edin ve açıklayın. State Lenz kuralı.

Alternatif bir manyetik alanda bulunan veya sabit bir manyetik alanda hareket eden bir iletkende elektromotor kuvvetin (indüksiyon emf) ortaya çıkması olgusuna elektromanyetik indüksiyon denir. Faraday yasası: EMF döngüsünde ortaya çıkan, kapalı bir iletken döngü tarafından kapsanan manyetik indüksiyon akışındaki değişimin nedeni ne olursa olsun

Eksi işareti Lenz kuralıyla belirlenir - devrede indüklenen akım her zaman öyle bir yöne sahiptir ki, oluşturduğu manyetik alan, bu indüklenen akıma neden olan manyetik akıdaki değişikliği önler.

? Kendi kendine indüksiyon olgusu nedir? Endüktans nedir, ölçü birimleri? Bir elektrik devresini kapatırken ve açarken akımlar.

İletkendeki akım gücündeki bir değişiklikten kaynaklanan, değiştiğinde kendi manyetik alanının etkisi altında iletken bir devrede indüklenen emk'nin oluşması. Endüktans, iletkenin veya devrenin şekline ve boyutuna bağlı bir orantı katsayısıdır, [H]. Lenz kuralına uygun olarak, kendinden endüktif emk, devre açıldığında akımın artmasını, devre kapatıldığında akımın azalmasını engeller. Bu nedenle akımın büyüklüğü anında değişemez (mekanik analog atalettir).

? Karşılıklı indüksiyon olgusu. Karşılıklı indüksiyon katsayısı.

İki sabit devre birbirine yakın yerleştirilmişse, bir devredeki akım gücü değiştiğinde diğer devrede bir emk meydana gelir. Bu olguya karşılıklı indüksiyon denir. Orantılılık katsayıları L 21 ve L 12 devrelerin karşılıklı endüktansı denir, eşittirler.

? Maxwell denklemlerini integral formda yazın. Fiziksel anlamlarını açıklayın.

; ;

; .

Maxwell'in teorisinden, elektrik ve manyetik alanların bağımsız olarak düşünülemeyeceği sonucu çıkar; birinde zamandaki değişiklik diğerinde de değişikliğe yol açar.

? Manyetik alan enerjisi. Manyetik alan enerji yoğunluğu.

Enerji, L-indüktans, BEN– mevcut güç.

Yoğunluk , İÇİNDE- manyetik indüksiyon, N- manyetik alan kuvveti, V-hacim.

? Elektrodinamikte görelilik ilkesi

Elektromanyetik alanların genel yasaları Maxwell denklemleriyle açıklanmaktadır. Göreli elektrodinamikte, bu denklemlerin göreli değişmezliğinin yalnızca elektrik ve manyetik alanların göreliliği koşulu altında meydana geldiği tespit edilmiştir; bu alanların özellikleri eylemsiz referans sistemlerinin seçimine bağlı olduğunda. Hareketli bir sistemdeki elektrik alanı, sabit sistemdekiyle aynıdır, ancak hareketli bir sistemde, sabit sistemde bulunmayan bir manyetik alan vardır.

Salınımlar ve dalgalar