Заряд-физическое свойство элементарных частиц(электронов протонов мезонов),которое проявляется при их взаимодействии посредством эм поля.
Св-ва: 1.существуют
2.взаимодействуют
3.сохраняются
4.квантуются
Закон сохранения зарядов: в электрической изолированной системе, т.е. в системе, не обменивающейся зарядами с другими внешними телами, алгебраическая сумма зарядов есть величина постоянная.
Элементарный заряд-наименьший существующий в природе заряд, положительный или отрицательный, равный заряду электрона.
Закон Кулона: сила электростатического взаимодействия двух точечных электрических зарядов, находящихся в вакууме, прямо пропорциональна произведению q1q2 этих зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния r между зарядами и направлена вдоль соединяющей их прямой.
Электростатическое поле- вид материи, существует объективно и обладает такими свойствами, которые не позволяют спутать его ни с чем другим.
Св-ва:1.создаётся зарядами
2.действует только на заряды.
Напряжённость- физическая величина, являющаяся силовой характеристикой поля и измеряется силой, с которой поле действует на единичный положительный заряд, помещённый в эту точку.
Принцип суперпозиции: напряжённость результирующего поля в каждой точке пространства всегда оказывается равной геометрической сумме напряжённостей полей, образуемых этими зарядами порознь:
Е=Е1+Е2+Е3+….
Поток вектора напряжённости- число линий через некоторую поверхность, помещённую, в электрическом поле.
Терема Остроградского-Гаусса: поток вектора напряжённости через любую замкнутую поверхность, окружающую электрические заряды, равен:
Если q положительный, то и поток через эту поверхность положительный
q отрицательный, то и поток отрицательный
Поток =0 если :1. замкнутая поверхность проведена в эл. поле так, что заряженное тело оказывается вне её.
2.внутри поверхности находятся равные по абсолютному значению положит-ые и отриц-ые заряды.
Циркуляция вектора Е- работу, которую совершают все силы при перемещении единичного положительного заряда на замкнутом пути .
Работа сил электростатического поля по замкнутому контуру=0 следовательно циркуляция=0
Потенциал-физич. величина, являющаяся энергетической характеристикой поля и измеряемая работой, которую совершают силы поля при перемещении единичного пробного заряда из этой точки в бесконечность.
Потенциал поля точечного заряда:
Напряжённость в данной точке численно равна градиенту потенциала с обратным знаком.
Эквипотенциальная поверхность- геометрическое место точек поля, обладающих равными потенциалами.
Св-ва:1. А=0
2.силовые линии указывают направление быстрейшего изменения потенциала точек поля.
3.силовые линии всегда нормальны к эквипотенциальной поверх.
4.поерх-ть проводника в электростатическое поле всегда является эквипотенциальной поверхностью.
Проводникив электрическом поле: 1. Потенциал во всех точках проводника одинаков
2. поверхность проводника является эквипотенциальной.
3. вектор Е направлен по нормали к каждой точке поверхности.
Электроёмкость проводника- способность проводника накапливать электрические заряд.
Ёмкость проводника- равна тому заряду, который изменяет потенциал проводника на единицу.
Ёмкость конденсатора- физич. величина, равная отношению заряда q , накопленного в конденсаторе, к разности потенциалов 1- 2 между его обкладками
Ёмкость шара:
Ёмкость плоского конденсатора:
Ёмкость цилиндрического конденсатора:
Ёмкость сферического конденсатора:
Энергия электростатического поля:
Электрический ток- упорядоченное движение электрических зарядов.
Условия существования: 1. наличие электрич. зарядов.
2.наличие силы.
Характеристики электрического тока:
Сила тока - определяется отношением заряда q , переносимого через поперечное сечение проводника, соответствующему промежутку времени t.
Плотность тока- величина, измеряемая отношением силы тока через элементарную площадку к величине этой площадки.
Закон Ома- сила тока на участке цепи прямо пропорциональна разности потенциалов на его концах и обратно пропорциональна его сопротивлению .
Закон Ома в дифференциальной форме:
Закон Джоуля-Ленца:
1.В интегральной форме- кол-во теплоты, выделяемое постоянным электрическим током на участке цепи , равно произведению квадрата силы тока на время его прохождения и электрическое сопротивление этого участка
2.В дифференциальной форме- объёмная плотность тепловой мощности тока в проводнике равна произведению его удельной электрической проводимости на квадрат напряжённости электрического поля
Правила Кирхгофа для разветвлённых цепей:
1.Алгебраическая сумма токов, сходящихся в узле, равна нулю:
2. Для любого замкнутого контура алгебраическая сумма всех падений напряжения равна сумме всех ЭДС в этом контуре:
Магнитное поле- особый вид материи, которое существуют объективно и обладает такими св-ми, которые не позволяют спутать его ни с чем другим.
Св-ва:
1. создаётся движущими зарядами
2. действует на движущие заряды
Напряжённость магнитного поля:
Колличественно магнитное поле характеризуется вектором магнитной индукции, а графически изображается с помощью силовых линий.
Вектор магнитной индукции всегда направлен по касательной к силовой линии.
Магнитной силовой линией- называется линия, касательная к которой в каждой точке даёт направление вектора В. Магнитные силовые линии всегда замкнуты.
Закон Био-Савара-Лапласа:
При прохождении постоянного тока по замкнутому контуру, находящемуся в вакууме, для точки, отстоящей на расстоянии r0, от контура магнитная индукция будет имеет вид
Закон Ампера :
Сила F , с которой магнитное поле действует на элемент проводника l с током, находящегося в магнитном поле, равна
Направление силы Ампера определяется по правилу левой руки:
4 пальца- ток I, большой палец-сила F, тогда вектор магнитной индукции B будет входить в ладонь.
Проводники с токами одинакового направления притягиваются, с токами разного направления- отталкиваются.
Сила Лоренца - сила , действующая на электрический заряд q, движущийся в магнитном поле В со скоростью V.
Поток вектора магнитной индукции, пронизывающий площадку S - это величина, равная:
Поток вектора магнитной индукции (магнитный поток) измеряется в веберах (Вб)
Магнитный поток - величина скалярная.
Поток вектора магнитной индукции (магнитный поток) равен числу линий магнитной индукции, проходящих сквозь данную поверхность.
Поток вектора магнитной индукции (магнитный поток) сквозь произвольную замкнутую поверхность равен нулю:
Теорема Гаусса
полный магнитный поток через произвольную замкнутую поверхность равен нулю.
Явление электромагнитной индукции- в замкнутом проводящем контуре при изменении потока магнитной индукции, охватываемого этим контуром, возникает электрический ток, получивший название индукционного.
Открытие электромагнитной индукции :
1. Показало связь между электрическим и магнитным полем.
2. Предложило способ получения электрического тока с помощью магнитного поля.
Правило Ленца:
возникающий в замкнутом контуре индукционный ток своим магнитным полем противодействует тому изменению магнитного потока, которое вызвало этот ток.
Закон Фарадея:
ЭДС электромагнитной индукции в контуре численно равна и противоположна по знаку скорости изменению магнитного потока сквозь поверхность(ЭДС индукции пропорциональна скорости изменения магнитного потока):
Явление самоиндукции - возникновение ЭДС индукции в проводящем контуре при изменении в нём силы тока
ЭДС самоиндукции:
Закон самоиндукции:
ЭДС самоиндукции имеет всегда такое направление, при котором она препятствует изменению вызвавшего ее тока.
Индуктивность- идеализированный элемент электрической цепи, в котором происходит запасание энергии магнитного поля.
Индуктивность длинного соленоида:
Энергия магнитного поля -равна работе, которую затрачивает ток на создание этого поля.
Теория Максвелла для э/м поля:
теория близкодействия, т.е. электромагнитное взаимодействие происходит с конечной скоростью, равной скорости света с.
Гармонические колебания- это колебания, при которых колеблющаяся физическая величина изменяется по закону синуса(или косинуса)
Период (Т)-время в течение которого колеблется точка совершает один полный цикл колебательного движения
Частота( )-величина обратная периоду колебаний - число полных колебаний, совершаемых в единицу времени:
Амплитуда- максимальное отклонение колеблющегося тела от положения равновесия
Фаза колебаний - величина, которая характеризует состояние колеблющегося тела в некоторый момент времени - его положение и направление движения.
Дифференциальное уравнение гармонических колебаний:
Решение:
Метод векторных диаграмм: проекция конца вектора а будет совершать гармоническое колебание с амплитудой, равной длине вектора, с круговой частотой, равной угловой скорости w0 вращения вектора, и с начальной фазой, равной фи
Кинетическая энергия материальной точки:
Полная энергия:
Потенциальная энергия материальной точки:
Гармоническим осциллятором называется система, которая совершает колебания, описываемые выражением вида d2s/dt2 + щ02s = 0 или
(1)
1. Пружинный маятник — это груз массой m, который подвешен на абсолютно упругой пружине и совершает гармонические колебания под действием упругой силы F = –kx, где k — жесткость пружины. Уравнение движения маятника имеет вид
совершает гармонические колебания по закону х = Асоs( 0t+ )
2. Физический маятник — это твердое тело, которое совершает колебания под действием силы тяжести вокруг неподвижной горизонтальной оси, которая проходит через точку О, не совпадающую с центром масс С тела
уравнение движения
L=J/(ml) — приведенная длина физического маятника.
3. Математический маятник — это идеализированная система, состоящая из материальной точки массой m, которая подвешена на нерастяжимой невесомой нити, и которая колеблется под действием силы тяжести. Хорошее приближение математического маятника есть небольшой тяжелый шарик, который подвешен на длинной тонкой нити. Момент инерции математического маятника
Затухающие колебания- постепенное ослабление колебаний с течением времени, обусловленное потерей энергии колебательной системы.
Дифференциальное уравнение свободных затухающих колебаний
Примеры:
механические колебания и э/м колебания
Вынужденные колебания- происходят под действием переодически изменяющейся внешней силы.
Резонанс-Явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний при приближении частоты вынуждающей силы (частоты вынуждающего переменного напряжения) к частоте, равной или близкой собственной частоте колебательной системы
Волна-процесс распространения колебаний в сплошной среде.
Виды:
1.продольная-частицы среды колеблются в направлении распространения волны
2.поперечная-частицы среды колеблются в плоскостях перпендикулярно направлению распространения волны
Уравнение бегущей волны:
Волновое число-величина обратная длине волны (1/л), измеряется обычно в обратных сантиметрах (см−1).
Электромагнитная волна - процесс распространения электромагнитного поля в пространстве.
Электромагнитная волна представляет собой процесс последовательного, взаимосвязанного изменения векторов напряжённости электрического и магнитного полей, направленных перпендикулярно лучу распространения волны, при котором изменение электрического поля вызывает изменения магнитного поля, которые, в свою очередь, вызывают изменения электрического поля.
Вектор Пойнтинга-вектор плотности потока энергии электромагнитного поля, одна из компонент тензора энергии-импульса электромагнитного поля. Вектор Пойнтинга S можно определить через векторное произведение двух векторов:
(в системе СГС),
(в системе СИ),
где E и H — векторы напряжённости электрического и магнитного полей соответственно.
Интерференция света — перераспределение интенсивности света в результате наложения (суперпозиции) нескольких когерентных световых волн.
— условие максимума;
— условие минимума,
где k=0,1,2... и — оптическая длина пути первого и второго луча, соответственно.