litceysel.ru
добавить свой файл
1
1 Электрический заряд. Закон сохранения электрического заряда.


Электрический заряд – свойство тел создавать в окружающем пространстве электрическое поле и реагировать на другие электрические поля.

В системе СИ единица заряда (кулон) является не основной, а производной и определяется через основную единицу для измерения электрических величин – единицу силы тока – ампер: 1 Кл = 1 Ас.

Различают два вида зарядов, условно называемых положительными и отрицательными; при этом одноименные заряженные частицы отталкиваются, а разноименные – притягиваются друг к другу.

Закон сохранения электрического заряда. В электрически изолированной системе алгебраическая сумма всех зарядов частиц остается постоянной при любых взаимодействиях между ними.

2 Закон Кулона.

Силы взаимодействия двух неподвижных точечных зарядов в вакууме прямо пропорциональны произведению модулей зарядов и обратно пропорциональны квадрату расстояния между ними. Закон Кулона в веществе .

3 Электростатическое поле. Напряженность поля. Принцип суперпозиции полей.

Каждый заряд создает в окружающем его пространстве электрическое поле – особый вид материи. Оно является первичным физическим понятием и не может быть определено через другие физические объекты. Электрическое поле, создаваемое неподвижными зарядами, называется электростатическим. Основные свойства: не существует электростатического поля без зарядов и зарядов без поля; распространяется на все пространство до бесконечности; действует на другие заряды с силами. Напряженность электрического поля – физическая величина, равная отношению силы, с которой электрическое поле действует на точечный электрический заряд, к значению этого заряда.

Принцип суперпозиции электрических полей. Напряженность электрического поля, одновременно создаваемого в некоторой точке пространства несколькими зарядами, равна сумме векторов напряженностей электрических полей, которые создавались бы в этой же точке каждым из зарядов по отдельности


4 Электрический диполь.

Диполем называется совокупность двух равных зарядов противоположного знака (расстояние между зарядами достаточно мало). Его характеризует векторная величина электрический дипольный момент: p=ql , где l расстояние между зарядами. Диполь создает в окружающем пространстве электрическое поле.

5 Теорема Остроградского-Гаусса для электростатического поля в вакууме.

Поток напряженности электростатического поля в вакууме сквозь произвольную замкнутую поверхность, проведенную в поле, пропорционален алгебраической сумме qохв лектрических зарядов, охватываемыхэтой пов-ю:


6.Электростатиическое поле равномерно заряженной пластины и конденсатора.

-поверхностная плотность заряда. (Кл/м2). = dq/ds

Напряженность поле не зависит от длинны.


7.Электростатическое поле


равномерно заряженного бесконечного цилиндра.

- линейная плотность заряда(величина заряд локализованный на1 длинны) (Кл/м).= dq/dl

8.Электростатическое поле равномерно заряженной сферы.


Если r//>R , тогда

где к = 1/

9.Электростатическое поле равномерно заряженного шара.

- обьемная плотность заряда (величина заряда на 1 обьема) (Кл/м3) =dq/dv

Если ,тогда ,если r = R,то

10 Работа по перемещению электрического заряда в поле. Потенциал поля.

Работа электростатического поля при перемещении заряда по линии напряженности в однородном поле

A = F(d1d2) = qE(d1d2).

Потенциальная энергия заряда в электростатическом поле (Wp) – физическая величина, равная работе электростатического поля при перемещении заряда из его положения на нулевой уровень. Как правило, в электростатике принимается, что нулевой уровень находится на бесконечности. Работа электростатического поля равна изменению потенциальной энергии заряда, взятому с противоположным знаком:A = – (Wp2Wp1).

Потенциал электростатического поля () – физическая величина, равная отношению потенциальной энергии заряда в поле к его значению. Определяющая формула .


Потенциал — величина скалярная. За его единицу в системе СИ принимается вольт (1 В = 1 Дж/Кл).

11.Взаимосвязь между напряженностью и потенциалом электростатического поля.Эквипотенциальные поверхности.



Знак показывает, что вектор напряженности направлен в сторону убывание потенциала. Напряженность электрического поля – физическая величина, равная отношению силы, с которой электрическое поле действует на точечный электрический заряд, к значению этого заряда. Потенциал электростатического поля () – физическая величина, равная отношению потенциальной энергии заряда в поле к его значению. Потенциал – величина скалярная. (1 В = 1 Дж/Кл). Э. пов.-поверхность во всех точках которой потенциал поля равный. Если происходит перемещение вдоль э.пов.,то работа А=0,следов.вектор Е перпендикулярен вектору dr. Э. пов. обычно проводят т.о.чтобы разность потенциалов между 2-я соседними повер. была одинакова. По густоте э. пов. судят о величине электростатического поля, чем гуще,тем выше напряжение в этой области.


12.Типы диэлектриков. Поляризация диэлектриков.

Диэлектрики- в-ва, которые в обычных условиях не проводят электрический ток.

Различают 3-и типа: 1)неполярные (в-ва имеющ. Симметричное строение). В отсутствии поля «+» и « - » совпадают. В отсутствии внешнего поля дипольный момент равен 0. Если это в-во поместить в поле то происходит поляризация диэлектрика, электрическая оболочка деформируется под действием поля поэтому центры « - » заряда смещается против поля а «+» по полю, в результате получается наведенный дипольный момент . Тепловое движение не оказывает влияние на появление дипольных моментов у неполярных диэлектриков. Это деформационная поляризация. 2) Полярные сост из молекул имеющие явное несимметричное строение. В следствии теплового движения дипольный момент ориентируется хаотически поэтому результирующий дипольный момент =0. Такой вид наз дипольной (ориентационной) поляризацией. Она возрастает при возрастании напряженности, но при возрастании температуры она убывает. 3) В-ва имеющие ионное строение. Ионные кристаллы имеют правила черед. решетки из + и – ионов. Если такой кристалл поместить в поле,то ионная + решетка смещается по полю,а – против поля. Это ионная поляризация. Для диэлектриков поляризация опред по форм. , где - диэлектрическая восприимчивость.


13.В-р поляризации. Связанные заряды и связь их поверхностной плотности с поляризованностью. В-р поляризации предст собой суммарный дипольный момент молекул в одном объёме диэлектриков. . где - диэлектрическая восприимчивость . . В резул поляризации на пов-ти диэлектрика появляются связанные заряды, они входят в состав атомов или молекул. К ним относ заряды ионов в кристаллах ионных диэлектриков. Свободные заряды – носители тока в проводящих средах. Так же к ним относ избыточные заряды, которые сообщают телу при электризации. (Кл/м2) . где, - диэлектрическая проницаемость в-ва, показывает во сколько раз внешнее поле ослабляется за счет поляризации диэлектрика.

14.Эл смещ. Теорема Остроград-Гаусса для электрост-го поля в в-ве. Сегнетоэлектр. Напряженность зависит от св-в среды и на границе раздела диэлектрика вектор напряженности претерпевает скачкообразное изменение. Поэтому используют еще одну физ. вел. - электрическое смещение. .,где .( диэлектрическая проницаемость в-ва). Электрическое смещение от св-в среды не зависит. Оно описывает электрическое поле, создает свободный заряд, заряды распределяются в поле так как и при





наличии диэлектрика. Теорема Остроградского-Гаусса. Поток векторного электрического смещения через замкнутую поверхность = алгебраической сумме свободных эл.зарядов находящихся в этой поверхности.Сегнетоэлектрики – группа в-в ,которые могут обладать самопроизвольной поляризованностью в отсутствии внешнего поля. Сегнетоэлектрики имеют свои особенности : диэлектрическая проницаемость бывает порядка несколько тысяч; диэлектрическая проницаемость зависит от напряжения поля. Поведение поляризованности сегнетоэлектриков аналогично поведению намагниченности ферромагнетиков, след-но их наз иногда фероэлектриками. Сегнетоэлектриками могут быть только кристаллические в-ва у которых отсутс центр симметрии. Вз-вие частиц в кристалле сегнетоэлектрика приводит к тому, что их дипольные моменты спонтанно устанавл параллельно друг другу, однако направления поляризации разных областей бывают различны, след-но результирующий момент может быть равен нулю. Области спонтанной поляризации наз также доменами. t при которой в-во утрачивает необычные св-ва и становится нормальным диэлектриком наз т. Кюри.

15 Проводники в электростатическом поле. Емкость уединенного проводника.

Проводники – вещества, в которых имеются свободные заряды, способные перемещаться под действием электрического поля. Электроемкость уединенного проводника (если проводник находится далеко от друг проводников или заряж. тел) .

16 Конденсатор. Емкость конденсатора. Соединение конденсаторов в батарею.

Конденсаторустройство для накопления значительных по величине разноименных электрических зарядов. Конденсатор состоит из двух проводников (обкладок), разделенных слоем диэлектрика, толщина которого мала по сравнению с размерами проводников.


Электроемкость конденсатора – физическая величина, равная отношению заряда одной из пластин конденсатора (по модулю) к напряжению между его обкладками. Определяющая формула .

Электроемкость — величина скалярная, положительная. В системе СИ ее единица — фарад (1 Ф = 1 Кл/В).

Параллельное соединение конденсаторов.

Последовательное соединение конденсаторов

.


17 Энергия уединенного заряженного проводника и заряженного конденсатора. Энергия поля.

Энергия заряженного конденсатора.

проводника W==. энергию поля, в любом объеме V -надо вычислить интеграл W=,где = .

18 Электрический ток и его характеристики. Классическая электронная теория электро­проводности металлов.

Электрический токнаправленное движение заряженных частиц. Эти частицы называются носителями тока. За направление электрического тока принимается направление движения положительных зарядов. Например, в металлах, где носителями тока являются электроны (отрицательно заряженные), направление тока противоположно направлению их упорядоченного движения.


Условия, необходимые для существования электрического тока:

1) наличие в веществе свободных заряженных частиц. Если положительные и отрицательные заряды связаны внутри нейтрального атома или молекулы, то их перемещение не приведет к появлению электрического тока;

2) наличие внутри вещества силы, действующей на все заряды одного знака в одинаковом направлении. Как правило, такая сила действует на свободные заряды со стороны электрического поля. Если внутри проводника имеется электрическое поле, то концы проводника имеют разные потенциалы (между концами проводника существует разность потенциалов или напряжение).

Ток, не изменяющийся со временем, называется постоянным (соответственно изменяющийся—не постоянным). Для постоянного тока справедливо соотношение I=q/t, где q—заряд переносимый через рассматриваемую поверхность за конечное время t.

Теория: Ме явл хорош электр средами, т.к. огромное число носителей зарядов (е).Эти свободные Е образ из валентн е котор теснее всего связаны с атомами в-ва.


19 Закон Ома в дифференциальной форме.

Плотность тока в проводнике прямо пропорционально напряжённости внеш.эл.поля



20 Закон Джоуля - Ленца в дифференциальной форме.

. Объёмная плотность тепловой мощности прямо пропорцонально квадрату напряжённости внеш. Поля

Объёмная плотность тепловой мощности=скалярному произведению в-ра плотности тока и напряжения внешнего поля.

21 Закон Видемана-Франца. Затруднения классической электронной теории электропроводности металлов.

Закон Видемана-Франца Отношение кооф-та теплопроводности к кооф-ту удельной электр. проводимости независит от рода Ме.





Затруднегия классической электронной теории

А)затруднённое вычисление кооф-в В

Б)необъясняет характер зависимости

В)по класичечкой теории теплоёмкость Ме-в должна определяться теплоёмкостью кристаллической решётки игаза.

22 ЭДС и напряжение. Закон Ома в интегральной форме.

ЭДС- величина = р-те сторонних сил над единичным положительным зарядом.

Напряжение величина численно=р-те совершаемой электростатическими и сторонними силами при перемещении единичного заряда.

Закон Ома в интег.форме. Произведение электр.сопротивления на силу тока в нём =сумме разности потенциалов на концах участков и ЭДС источников включённую в цепь.

23 Электрическое сопротивление. Соединение сопротивлений.

Электр-е сопротивление – зависит от длинны и площади поперечного сечения.

Сопротивление однородного проводника


Послед-е соединение сопротивлений R=R1+R2 I=I1=I2

Паралл. соединение сопротивлений U=U1=U2







.


24 Закон Джоуля-Ленца в интегральной форме.

Кол-во теплоты на участке цепи =произведению квадрата силы тока на его сопротивление и на время прохождения тока



25 Разветвленные цепи. Правила Кирхгофа.

Расчет разветлённых цепей состоит в отыскании токов в различных участках цепи по заданным сопротивлениям участков цепи и приложенных в них ЭДС.

Алгебраическая сумма токов сходящихся в узле =0

По второму закону Кирхгофа алгебраическая сумма произведений сил токов Iк на сопротивления Rk соответствующих участков контура равна алгебраической сумме приложенных в нем ЭДС.




26 Природа проводимости газов. Самостоятельный и несамостоятельный газовые разря­ды. Типы газовых самостоятельных разрядов и их применение.

Природа проводимости газов. Возникает из-за сильного нагрева, внеш.ионизирующих излучений, из-за корпускулярных потоков

Типы газовых самост. :тлеющий(в лампах рекламных офиш), искровой(свечи внутреннего сгорания, обработка Ме ), дуговой(сварка и резка Ме), коронный(молниеотводы, очистка газов от примесей )

Газовым разрядом наз процесс прохождения электр тока через газ.

Несаммост газовым разрядом наз газовый разряд, вызванный внешн ионизаторами и прекращающийся, если эти ионизаторы не дейсвуют.

Самост газовым разрядом наз электр разряд в газе, который продолж после прекращ дейсвия внешнего ионизатора.

27 Плазма. Термоэлектронная эмиссия. Работа выхода электрона. Электрический ток в
вакууме.


Плазмой наз квазинейтральный ионизованный газ, т.е. частично или полностью ионизованный газ, в котором объёмные плотности положительных и отрицательных зарядов практически одинаковы по абсолютной велечине: р+ + р- =0

Термоэл. Эмиссия. Явление испускания электронов при высокой температуре




28 Магнитное поле. Магнитная индукция. Принцип суперпозиции. Закон Био-Савара-Лапласа. Правило буравчика.

Магнитное поле - особый вид материи, оно порождается проводником с током. Магнитная индукция основная силовая характеристика магн.поля.

Принцип суперпозиции для магнитного поля. Индукция магнитного поля, одновременно создаваемого в некоторой точке пространства несколькими источниками, равна сумме векторов индукций магнитных полей, которые создавались бы в этой же точке каждым из источников по отдельности

З-н Био Савара-Лапласа Правило Буравчика – если Буравчик ввинчивать по направлению тока в проводнике то направление движения рукоятки совпадёт с направлением в-ра магнитной индукции.

29 Расчет магнитного поля прямолинейного проводника с током. Расчет магнитного по­ля кругового проводника с током.

Индукция магнитного поля прямолин. проводн. ,

Индукция магнитного поля на оси кругового проводника с током.

30 Закон Ампера. Взаимодействие двух проводников с током. Единица силы тока - Ампер.

(сила, действующая со стороны магнитного поля на элемент с током) .

Ампер – сила неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого сечения, расположенным на расстоянии 1 м друг от друга в вакууме, вызывал бы между этими проводниками силу магнитного взаимодействия, равную 210–7 Н на каждый метр длины





31 Магнитный момент витка с током. Магнитное поле движ-я электрического заряда.



Магнитным полем наз одна из форм проявления электромагнитного поля. Магнитное поле дейсвует только на движущиеся электрически заряженные частицы и тела, на проводники с током и на частицы и тела, обладающие магнитными моментами.


32 Закон полного тока для магнитного поля в вакууме. Магнитное поле внутри соленои­да и тороида.

Циркуляция в-ра магн. индукции по проводн замкн. контура угла = произ-ю магнитн пост на алгебраич сумму токов, пронизыв контур.



соленоида и тороида

33 Действие магнитного поля на движущийся электрический заряд. Сила Лоренца. Движение заряженных частиц в магнитном поле.

Магнитн поле оказ воздейств не только на пров-ки и на свободн эл заряды движ в этом поле.

Сила Лоренца (сила, действующая со стороны магнитного поля на движущийся заряд) .


Правило левой руки.

Если расположить ладонь так чтобы в нее вход силовые линии поля, а 4 пальца – по направлению скор полож заряда (против в-ра скорости для отриц зарядов) Большой палец пакажет направл силы Л.

Зависит от угла. 1)Вдоль а=0 F=0 2)Перпенд. a=п/2 3)п>a>0 Движ по спирали

34 Эффект Холла. МГД-генератор. Масс-спектрограф. Циклотрон.

Возникновен эл тока в пров-ке /полупр с током помещ в магн поле, в-р индукц перп в-ру пл-ти тока

. МГД-генератор Находит применение в методе преобр внутр энерг ионизир газа в электр энергию

спектром масс частиц наз совокупность значений их масс. Весьма точно измеряют массы и относительные концентрации различных изотопов химических элементоа.

Для ускорения протонов, дейтронов и других более тяжелых частиц применяются резонансные циклические ускорители, в которых частица многократно проходит через переменное электр поле, каждый раз увеличивая свою скорость.Простейшим резонанс цикличес ускорителем – циклотрон.

35 Магнитный поток. Теорема Остроградского-Гаусса для магнитного поля.



теорема Магн поток через замкнут пов-ть =0

36 Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле.

=произведению силы тока в проводнике на перес им магнитн поток

I=const A1-2=I(Ф21)

37 Явление электромагнитной индукции. Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца. Вывод закона электромагнитной индукции из закона сохранения энергии.

Явлением электромагнитной индукции называются три, вообще говоря, различных явления:

1) Возникновение электрического тока в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного поля, пронизывающего контур. Этот ток получил название индукционного. Индукция магнитного поля может меняться как по величине, так и по направлению.


2) Возникновение индукционного тока в замкнутом проводящем контуре при его движении в постоянном магнитном поле. Движение контура может быть поступательным, вращательным, а также означать его деформацию.

3) Разделение зарядов в незамкнутом отрезке проводника при его движении в постоянном магнитном поле. При этом в проводнике возникает электрическое поле, создаваемое разделенными зарядами. Обнаружить это явление можно, измеряя разность потенциалов (напряжение) между концами проводника.

Общими чертами всех трех явлений являются возникновение сторонних сил в проводниках.

Различающимися чертами является природа сторонних сил. Во втором и третьем явлениях сторонние силы – силы Лоренца. В первом явлении изменяющееся магнитное поле создает в окружающем пространстве особый вид электрического поля – вихревое электрическое поле. Оно по некоторым свойствам похоже на электростатическое (характеризуется напряженностью электрического поля, действует как на неподвижные, так и на движущиеся заряды), а по некоторым – напоминает магнитное (силовые линии замкнуты). В данном случае сторонние силы – силы, действующие со стороны вихревого электрического поля на заряженные частицы в проводниках (носители тока).

Правило Ленца. Возникающий в замкнутом контуре индукционный ток противодействует тому изменению магнитного потока, которым вызван данный ток.




Закон электромагнитной индукции .


Закон электромагнитной индукции (для многих витков) .




38 Заряд, проходящий через поперечное сечение цепи при электромагнитной индукции. Генератор переменного тока.



39 Поток самоиндукции. Индуктивность контура. Явление самоиндукции.

Контур прониз магн поле сцеплен с контуром магнитного потока наз потоком самоиндукции. Коэф пропорц L между силой тока и полным магн потоком – идуктив-ть.

Ток протек в замкнут контур созд вокруг себя магн поле. Велеч этого поля пропор силе тока в контуре, это поле прониз и сам контур. З-н Фарадея


40 Токи при размыкании и замыкании цепи.

при размыкании