Автор работы: Пользователь скрыл имя, 01 Апреля 2013 в 17:35, шпаргалка
Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона
Напряженность электрического поля. Теорема Гаусса.
Работа электростатических сил.
Ионизация газа - это распад нейтральных атомов или молекул на положительные ионы и электроны путем отрыва электронов от атомов. Ионизация происходит при нагревании газа или воздействия излучений (УФ, рентген, радиоактивное) и объясняется распадом атомов и молекул при столкновениях на высоких скоростях.
Плазма - это четвертое агрегатное состояние вещества с высокой степенью ионизации за счет столкновения молекул на большой скорости при высокой температуре; встречается в природе: ионосфера - слабо ионизированная плазма, Солнце - полностью ионизированная плазма; искусственная плазма - в газоразрядных лампах.
Магнитное поле – особая форма материи, которая существует около проводников с током и движущихся зарядов, благодаря которой проводники с током и движущиеся заряды взаимодействуют друг с другом на расстоянии.
Основной характеристикой магнитного поля является его сила, определяемая вектором магнитной индукции (вектор индукции магнитного поля). В СИ магнитная индукция измеряется в теслах (Тл).
Магнитная индукция – силовая, векторная характеристика магнитного поля.
, где- момент сил со стороны магнитного поля на рамку с током. – магнитная индукция, p – магнитный момент рамки с током, S - площадь рамки, n– вектор единичной нормали, , а I – сила тока.
Направление нормали и момента сил определяется правилом правого буравчика.
Или Тл(Тесла)
,
,
M0 – магнитная постоянная ()
M– магнитная проницаемая, которая описывает магнитные свойства среды, в которой находится проводник.
– величина элементарного участка.
Закон Ампера определяет силу , с которой магнитное поле действует на элемент проводника с током .
Направление силы ампера определяется по правилу левой руки: если ладонь левой руки расположить так, чтобы в неё входил вектор , а четыре вытянутых пальца расположить по направлению тока в проводнике, то отогнутый большой палец покажет направление силы Ампера.
Взаимодействие токов осуществляется через поле, называемое магнитным. Это название происходит от того, что, как обнаружил в 1820 г. Эрстед, поле, возбуждаемое током, оказывает ориентирующее действие на магнитную стрелку. В опыте Эрстеда проволока, по которой тек ток, была натянута над магнитной стрелкой, вращающейся на игле. При включении тока стрелка устанавливалась перпендикулярно к проволоке. Изменение направления тока заставляло стрелку повернуться в противоположную сторону.
Если заряженная частица движется в магнитном поле со скоростью v, перпендикулярной вектору В, то сила Лоренца F=Q[vB] постоянна по модулю и нормальна к траектории частицы. Согласно второму закону Ньютона, эта сила создает центростремительное ускорение. Отсюда следует, что частица будет двигаться по окружности, радиус r которой определяется из условия QvB=mv2/r откуда
Период вращения частицы, т. е. время Т, за которое она совершает один полный оборот,
Подставив сюда выражение (115.1), получим
т. е. период вращения частицы в однородном магнитном поле определяется только величиной, обратной удельному заряду (Q/m) частицы, и магнитной индукцией поля, но не зависит от ее скорости (при v<<c). На этом основано действие циклических ускорителей заряженных частиц.
Эффе́кт Хо́лла — явление возникновения поперечной разности потенциалов (называемой также холловским напряжением) при помещении проводника с постоянным током в магнитное поле. Открыт Эдвином Холлом в 1879 году в тонких пластинках золота.
Холловская разность потенциалов определяется выражением
UH = RbjB.
Здесь b — ширина пластинки, j-плотность тока, В — магнитная индукция поля, R —коэффициент пропорциональности, получивший название постоянной Холла.
Поток вектора магнитной индукции через любую замкнутую поверхность равен нулю:
или в дифференциальной форме
Это эквивалентно тому, что в природе не существует «магнитных зарядов» (монополей), которые создавали бы магнитное поле, как электрические заряды создают электрическое поле[5]. Иными словами, теорема Гаусса для магнитной индукции показывает, что магнитное поле является (полностью) вихревым.
Магни́тная инду́кция — векторная величина, являющаяся силовой характеристикой магнитного поля (его действия на заряженные частицы) в данной точке пространства. Определяет, с какой силой магнитное поле действует на заряд , движущийся со скоростью .
На проводник с током в магнитном поле действуют силы, определяемые законом Ампера. Если проводник не закреплен, то под действием силы Ампера он будет в магнитном поле перемещаться. Следовательно, магнитное поле совершает работу по перемещению проводника с током.
Работа по перемещению замкнутого контура с током в магнитном поле равна произведению силы тока в контуре на изменение магнитного потока, сцепленного с контуром. Формула остается справедливой для контура любой формы в произвольном магнитном поле.
Электромагнитная индукция — явление возникновения электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, проходящего через него.
Правило Ленца, правило для определения направления индукционного тока: Индукционный ток, возникающий при относительном движении проводящего контура и источника магнитного поля, всегда имеет такое направление, что его собственный магнитный поток компенсирует изменения внешнего магнитного потока, вызвавшего этот ток. Сформулировано в 1833 г. Э. Х. Ленцем.
Самоиндукция — возникновение ЭДС индукции в замкнутом проводящем контуре при изменении тока, протекающего по контуру.
При изменении тока в
контуре пропорционально
Направление ЭДС самоиндукции всегда оказывается таким, что при возрастании тока в цепи ЭДС самоиндукции препятствует этому возрастанию (направлена против тока), а при убывании тока — убыванию (сонаправлена с током). Этим свойством ЭДС самоиндукции сходна с силой инерции.
Взаимоиндукция (взаимная индукция) — возникновение электродвижущей силы (ЭДС) в одном проводнике вследствие изменения силы тока в другом проводнике или вследствие изменения взаимного расположения проводников.
Принцип действия трансформаторов, применяемых для повышения или понижения напряжения переменного тока, основан на явлении взаимной индукции. Первичная и вторичная катушки (обмотки), имеющие соответственно N1 и N2 витков, укреплены на замкнутом железном сердечнике. Так как концы первичной обмотки присоединены к источнику переменного напряжения с э.д.с. то в ней возникает переменный ток, создающий в сердечнике трансформатора переменный магнитный поток, который практически полностью локализован в железном сердечнике и, следовательно, почти целиком пронизывает витки вторичной обмотки. Изменение этого потока вызывает во вторичной обмотке появление э.д.с. взаимной индукции, а в первичной — э.д.с. самоиндукции.
Уравне́ния Ма́ксвелла — система дифференциальных уравнений, описывающих электромагнитное поле и его связь с электрическими зарядами и токами в вакууме и сплошных средах.
Электрическое поле может быть как потенциальным, так и вихревым. циркуляция вектора напряженности суммарного поля, Это уравнение показывает, что источниками электрического поля могут быть не только электрические заряды, но и меняющиеся во времени магнитные поля.
Обобщенная теорема о циркуляции вектора Н, Это уравнение показывает, что магнитные поля могут возбуждаться либо движущимися зарядами (электрическими токами), либо переменными электрическими полями.
Теорема Гаусса для поля
Если заряд распределен внутри замкнутой поверхности непрерывно с объемной плотностью р, то формула запишется в виде
Теорема Гаусса для поля В
полная система уравнений Максвелла в интегральной форме:
В основе геометрической оптики
лежат несколько простых
n1 — показатель преломления среды, из которой свет падает на границу раздела;
θ1 — угол падения света — угол между падающим на поверхность лучом и нормалью к поверхности;
n2 — показатель преломления среды, в которую свет попадает, пройдя границу раздела;
θ2 — угол преломления света — угол между прошедшим через поверхность лучом и нормалью к поверхности.
Линза представляет собой обычно стеклянное тело, ограниченное с двух сторон сферическими поверхностями; в частном случае одна из поверхностей линзы может быть плоскостью, которую можно рассматривать как сферическую поверхность бесконечно большого радиуса. Линзы могут быть изготовлены не только из стекла, но и из любого прозрачного вещества (кварц, каменная соль и тд.). Поверхности линз могут быть также более сложной формы, например цилиндрические, параболические.
Точка О оптический центр линзы.
О1О2 толщина линзы.
С1 и С2 – центры ограничивающих линзу сферических поверхностей.
Всякая прямая проходящая через оптический центр называется оптической осью линзы. Та из осей, которая проходит через центры обеих преломляющих поверхностей линзы наз. главной оптической осью. Остальные – побочными осями.
; ; ; ;
EG=KA+AO+OB+BL;KA=h2/S1; BL= h2/S2;
EG=h2/r1+h2/r2+ h2/S1+ h2/S2=U1/U2; U1=c/n1; U2=c/n2
(h2/r1+h2/r2)=1/S1+1/r1+1/S2+
1/S1+1/S2=(n2/n1-1)(1/r1+1/r2)
1/d+1/f=1/F=(n2/n1-1)(1/r1+1/r
r1,r2>0 - выпуклая
r1,r2<0 – вогнутая
d=x1+F; f =x2+F;x1x2=F2;
Интерференция света – это явление наложения волн от двух или нескольких когерентных источников, в результате которых происходит перераспределение энергии этих волн в пространстве. В области перекрытия волн колебания налагаются друг на друга, происходит сложение волн , в результате чего колебания в одних местах получаются более сильные , а в других- более слабые . В каждой точке среды результирующее колебание будет суммой всех колебаний, дошедших до данной точки. Результирующее колебание в каждой точке среды имеет постоянную во времени амплитуду , зависящую от расстояний точки среды от источников колебаний. Такого рода сложение колебаний называется интерференцией от когерентных источников.