Закон Ома для неоднородного участка цепи. Закон Ома для полной цепи.

Закон Ома для неоднородного участка цепи. Закон Ома для полной цепи.

ЭДС источником тока называется физическая величина численно равная работе сторонних сил по переносу единичного пробного заряда данной цепи или на данном участке.

, q₀ – пробный заряд

Неоднородным называют участок эл. цепи содержащий источник тока.

Закон Ома для полной цепи - сила тока в цепи пропорциональна ЭДС и обратно пропорциональна сумме сопротивлений цепи и внутреннего сопротивления источника.

, r – внутреннее сопротивление, R - внешнее сопротивление

Работа и мощность тока. Закон Джоуля - Ленца в дифференциальной и интегральной форме.

Закон Джоуля – Ленца - количество теплоты, которое выделяется в проводнике с током, пропорционально квадрату силы тока, времени его прохождения и сопротивлению проводника.

при I= const

– дифференциальная форма

– интегральная форма

Работа электрического тока показывает, какая работа была совершена электрическим полем при перемещении зарядов по проводнику.

– интегральная форма

при I=const

[P]=1 Вт

Мощность электрического тока показывает работу тока, совершенную в единицу времени и равна отношению совершенной работы ко времени, в течение которого эта работа была совершена.

[A] = 1кВт=10³ *3600 с = 3,6 МДж

 

 

Характеристики магнитного поля. Закон Био-Савара-Лапласа. Магнитное поле прямолинейного и кругового тока.

Характеристика магнитного поля:

1. Параллельные токи одинакового направления притягиваются, противоположно направленные отталкиваются.

2. Проводник, по которому пропускается электрический ток, оказывает на другой проводник действие подобное действию постоянного магнита. При изменение направления тока направление действующей силы изменяется.

3. На проводник стоком в магнитном поле действует сила.

Закон Био-Савара-Лапласа

зависит от формы проводника и силы тока в нем.

Лаплас анализируя результаты экспериментов Био и Савара сделал вывод о том, что м.б определена путем векторного сложения магнитныхполей, создаваемых в данной точке всеми малыми элементами на которыеможно разбить проводник.

, где -индукция,создаваемая в точке А элементом ; – вектор длины;

Вектор имеет направление движения острия буравчика при вращении его рукоятки в плоскости от первого сомножителя ковторому.

Закон Ампера. Взаимодействие параллельных токов.

, ,

Ампер экспериментально установил закон взаимодействия элементов проводников с током.

 

Взаимодействие параллельных токов

Ампер – сила неизменяющегося тока, который проходя по двумбесконечным прямолинейным проводникам, находящимся в вакууме нарасстоянии 1 м друг от друга создает между ними силу взаимодействия

2*10^-7 Н на каждый метр проводника.

 

 

Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле. Принципы работы электродвигателей. Электродвигатели в бытовых приборах.

Парамагнетизм

Подобно поляризации полярных диэлектриков, в отсутствии внешнего магнитного поля атомы расположены хаотически.

 

Диамагнетизм

Диамагнетики (ртуть, висмут, марганец) во внешнем магнитном поле намагничиваются против поля . Явление парамагнетизма связано с тем, что у электрона в атоме, движущегося по орбите, во внешнем магнитном поле ось вращения будет поворачиваться вокруг линий индукции м.п., это явление называется прецессией Лармора. Прецессионное движение эквивалентно току, м.п. которого направлено противоположно внешнему полю.

Магнитные материалы

К магнитным материалам с точки зрения техники относят вещества, обладающие определенными магнитными свойствами и используемые в современной технологии. Магнитными материалами могут быть различные сплавы, химические соединения, жидкости.

В основном магнитные материалы относятся к группе ферромагнетиков и делятся на две большие группы — Магнитотвёрдые материалы и Магнитомягкие материалы. В то же время в связи с успехом в науках изучающих магнетизм и с развитием большой исследовательской работы в области изучения магнитных материалов, появились новые большие группы магнитных материалов: магнитострикционные материалы, магнитооптические материалы, термомагнитные материалы.

Использование
Акустические системы, реле и бесконтактные датчики; Электромашины, магнитные сепараторы, холодильники; Магнитные элементы кодовых замков и охранной сигнализации; Тахогенераторы, датчики положения, электроизмерительные приборы; Медицина (магнитотерапия, магнитные матрасы).

Свойства ферромагнетиков

1. Магнитная восприимчивость ферромагнетиков положительна и значительно больше единицы.

2. При не слишком высоких температурах ферромагнетики обладают самопроизвольной (спонтанной) намагниченностью, которая сильно изменяется под влиянием внешних воздействий.

3. Для ферромагнетиков характерно явление гистерезиса

Магнитный гистерезис — явление зависимости вектора намагничивания и вектора напряженности магнитного поля в веществе не только от приложенного внешнего поля, но и от предыстории данного образца. Магнитный гистерезис обычно проявляется в ферромагнетиках — Fe, Co, Ni и сплавах на их основе. Именно магнитным гистерезисом объясняется существование постоянных магнитов.

Ферриты (оксиферы) — химические соединения оксида железа Fe2O3 с оксидами других металлов, обладающие особыми магнитными (ферримагнетики) свойствами, сочетающие высокую намагниченность и полупроводниковые или диэлектрические свойства, благодаря чему они получили широкое применение как магнитные материалы в радиотехнике, радиоэлектронике, вычислительной технике.

ПРИМЕНЕНИЯ ФЕРРОМАГНЕТИЗМА

Ферромагнетики делятся на две большие группы. К первой относятся магнитомягкие материалы, у которых площадь петли гистерезиса мала (следовательно, малы Вос и Нк). К таким ферромагнетикам относят химически чистое железо, электротехническая сталь, пермаллой (сплав железа и никеля) и т.д. Эти вещества почти полностью теряют намагниченность после удаления их из внешнего магнитного поля. Магнитомягкие материалы используют в трансформаторах, генераторах переменного тока, электродвигателях.

У магнитожестких материалов площадь петли гистерезиса велика (следовательно, велики Вос и Нк). Эти материалы в значительной степени сохраняют свою намагниченность и после вынесения их за пределы внешнего магнитного поля.

К таким ферромагнетикам относятся углеродистая и хромистая сталь, а также некоторые сплавы. Магнитожесткие материалы используют для изготовления постоянных магнитов.

Большое применение в радиотехнике имеют ферриты – вещества, являющиеся химическими соединениями оксида железа с оксидами других металлов. Ферриты обладают одновременно свойствами и ферромагнетиков, и полупроводников. Их используют для изготовления сердечников катушек индуктивности, внутренних антенн малогабаритных приемников и т.д.

Второе уравнение Максвелла

Максвелл развивает идею Фарадея о взаимосвязи физических явлений

Изменяющееся электрическое поле порождает в окружающем пространстве магнитное поле.

Является обобщением закона Ампера о взаимодействии электрических токов.

Электромагнитные волны.

Электромагнитные волны - это процесс распространения электромагнитных колебаний в пространстве. Источником электромагнитных волн может быть открыт колеблющийся контур. Впервые электромагнитные волны были экспериментально изучены Герцем в 1888 году.

Шкала электромагнитных волн представляет собой непрерывную последовательность частот и длин электромагнитных излучений, представляющих собой распространяющееся в пространстве переменное магнитное поле. Теория электромагнитных явлений Джеймса Максвелла дозволила установить, что в природе есть электромагнитные волны различных длин.

Экспериментальные работы доказали, что световое излучение представляет собой совсем короткие электромагнитные волны, создаваемые естественными вибраторами – атомами и молекулами.

В зависимости от метода получения электромагнитных волн их разделяют на несколько диапазонов частот (либо длин волн).меж соседними спектрами шкалы нет четких границ. Спектры волн разных типов перекрывают друг друга, следовательно, волны таковых длин можно получить двумя методами.

Принципиального различия меж отдельными излучениями нет, так как все они представляют электромагнитные волны, порождаемые заряженными частицами. Но в зависимости от длины волны они владеют различными качествами: к примеру, проникающей способностью, видимостью, коэффициентом отражения и т.д.

Эти различия определяются общей закономерностью шкалы электромагнитных волн: по мере уменьшения длины волны волновые характеристики света, такие как интерференция, дифракция и поляризация, появляются слабее, а квантовые характеристики света, связанные со качествами частиц, появляются сильнее.

Геометрическая оптика

В оптически однородной среде лучи прямолинейны, на границе раздела двух сред они подчиняются законам отражения и преломления. Пучкисветовых лучей могут пересекаться, не интерферируя и распространяясьнезависимо друг от друга.

Линза – прозрачное тело, ограниченное двумя криволинейными или криволинейной и плоской поверхностями. Тонкая линза – линза, длякоторой ее толщина мала по сравнению с радиусами кривизны ееповерхностей. В противном случае линза называется толстой.

Главная оптическая ось – прямая проходящая через центры кривизны ее поверхностей. В тонкой линзе точки пересечения главной оптической осис обеими поверхностями линзы сливаются в одну точку, называемуюоптическим центром линзы.

Оптическая сила линзы

a₁ и a₂ - расстояния от предмета и его изображения отсчитываемые от оптического центра линзы вдоль ее главной оптической оси.

, абсолютные показатели преломления для материала линзы иокружающей среды.

 

Вну́треннееотраже́ние — явление отражения электромагнитных или звуковых волн от границы раздела двух сред при условии, что волна падает из среды, где скорость ее распространения меньше (в случае световых лучей это соответствует бо́льшему показателю преломления).

Полное внутреннее отражение — внутреннее отражение, при условии, что угол падения превосходит некоторый критический угол. При этом падающая волна отражается полностью, и значение коэффициента отражения превосходит его самые большие значения для полированных поверхностей. Коэффициент отражения при полном внутреннем отражении не зависит от длины волны.В оптике это явление наблюдается для широкого спектра электромагнитного излучения, включая рентгеновский диапазон.

Закон Ома для неоднородного участка цепи. Закон Ома для полной цепи.

ЭДС источником тока называется физическая величина численно равная работе сторонних сил по переносу единичного пробного заряда данной цепи или на данном участке.

, q₀ – пробный заряд

Неоднородным называют участок эл. цепи содержащий источник тока.

Закон Ома для полной цепи - сила тока в цепи пропорциональна ЭДС и обратно пропорциональна сумме сопротивлений цепи и внутреннего сопротивления источника.

, r – внутреннее сопротивление, R - внешнее сопротивление