Різні періодичні процеси (процеси, що повторюються через рівні проміжки часу) можна уявити як накладення гармонійних коливань.

20. Хвилею називають процес поширення коливань у просторі з часом. Як і коливання, хвилі за своєю фізичною природою поділяють на механічні та електромагнітні. Механічна хвиля - це процес поширення механічних коливань у пружному середовищі. Прикладом найпоширеніших механічних хвиль є звук, хвилі на поверхні рідин. Джерело хвилі - це коливальна система, яка під час коливань передає частину своєї енергії в навколишнє середовище. Ця передача має місце, коли частинки навколишнього пружного середовища беруть участь у коливальному процесі джерела.Якщо джерело хвиль знаходиться в пружному середовищі, що займає досить велику частину простору, тобто в суцільному середовищі (твердому тілі, рідині або газі), всі точки якого між собою пружно зв'язані, то збудження коливань частинок біля джерела зумовлює вимушені коливання сусідніх частинок, ті, в свою чергу, збуджують коливання наступних тощо.

21. Будь-які коливання в системах — це процеси з багаторазовим періодичним повторенням певних станів системи. Крім механічних, можуть реалізовуватись коливання особливого типу, які називаються електромагнітними (чи просто електричними).
Електромагнітні коливання — це періодичні перетворення енергії електричного поля на енергію магнітного поля і навпаки, які супроводжуються повторюваною зміною параметрів електричного кола (заряду, напруги, сили струму). Електричне коло, в якому можуть відбуватись такі перетворення енергії, називається коливальним контуром.

Колива́ льний ко́ нтур або коливний контур — електричне коло, складене з резистора, ємності та індуктивності, в якому можливі коливання напруги й струму. Коливальні контури широко застосовуються в радіотехніці та електроніці, зокрема в генераторах електричних коливань, в частотних фільтрах. Вони використовуються практично в кожному електротехнічному пристрої.

22. Змі́ нний струм — електричний струм, сила якого періодично змінюється з часом.

Здебільшого коливання струму відбуваються за гармонічним законом

,

де — амплітуда струму, — частота, — фаза струму.

Змінний струм виникає в електричному колі зі змінною напругою. Коливання напруги відбуваються за подібним законом, проте, в загальному випадку із зсувом фази

Перевагою змінного струму є те, що його легше виробляти й передавати до споживача. Постійний струм можна отримати зі змінного за допомогою випрямлення.

Діючим значенням сили струму називається сила постійного струму, завдяки якій у провіднику виділяється за однаковий час така ж сама кількість теплоти, що і змінним струмом. Знайти діюче значення сили струму можна як відношення амплітудного значення сили струму до квадратного кореня із двох.

Діюче значення напруги також у корінь із двох менше від його амплітудного значення.

23. Ідеальний газ - це газ, в якому молекули можна вважати матеріальними точками, а силами притягання й відштовхування між молекулами можна знехтувати. У природі такого газу не існує, але близькими за властивостями можна вважати реальні розріджені гази, тиск в яких не перевищує 200 атм і які перебувають при не дуже низькій температурі, оскільки відстань за таких умов між молекулами набагато перевищує їх розміри. Нехай всередині посудини, площа стінки якої S міститься ідеальний одноманітний газ з молекулами масою m ₀ кожна, які хаотично рухаються зі швидкостями .

24. Пе́ рший зако́ н термодина́ міки — одне з основних положень термодинаміки, є, по суті, законом збереження енергії у застосуванні до термодинамічних процесів. Перший закон термодинаміки сформульований в середині 19 століття в результаті робіт Саді Карно, Юліуса фон Маєра, Джеймса Прескотта Джоуля і Германа фон Гельмгольца. Перший початок термодинаміки часто формулюють як неможливість існування вічного двигуна 1-го роду, який здійснював би роботу, не черпаючи енергію з якого-небудь джерела.

За допомогою першого закону термодинаміки можна робити важливі висновки про характер процесів, що відбуваються. Розрізняють різні процеси, під час перебігу яких одна з фізичних величин залишається незмінною (ізопроцеси).

Якщо термодинамічною системою є ідеальний газ і його об'єм не змінюється, (ізохорний процес), то A' = 0, а зміна внутрішньої енергії, згідно (3.2.5) дорівнюватиме кількості теплоти:

D U = Q.

Ізотермічний процес. Якщо T = const внутрішня енергія системи не змінюється. Уся передана газу кількість теплоти витрачається на виконання роботи над зовнішніми тілами:

Q = A

Ізобарний процес. Кількість теплоти Q, передана газу за сталого тиску, витрачається на зміну його внутрішньої енергії і на виконання ним роботи над зовнішніми тілами:

Q = D U + A

Адіабатний процес - процес, що відбувається в теплоізольованій системі (немає обміну енергією із зовнішніми тілами). При цьому Q = 0 і змінити внутрішню енергію системи можна лише за рахунок виконання над нею роботи:

D U = A

25.Теплови́ й двигу́ н — машина для перетворення теплової енергії в механічну роботу. Тепловий двигун і є посередником між нагрівачем і холодильником. Основним елементом теплового двигуна є робоча речовина. Робоча речовинаотримує тепло від нагрівача, переходить до холодильника і віддає там частину цього тепла. Охолоджена робоча речовина повертається до нагрівача, і так починається наступний цикл. В залежності від того в яких умовах відбувається отримання і передача тепла виділяють різні робочі цикли теплових двигунів. Вводять поняття коефіцієнта корисної дії (ККД) — частка теплової енергії перетворена у механічну енергію.

Другий початок термодинаміки - фізичний принцип, який накладає обмеження на напрям процесів передачі тепла між тілами.

Другий початок термодинаміки говорить, що неможливий мимовільний перехід тепла від тіла, менш нагрітого, до тіла, більш нагрітого.

Другий початок термодинаміки забороняє так звані вічні двигуни другого роду, показуючи що коефіцієнт корисної дії не може дорівнювати одиниці, оскільки для кругового процесу температура холодильника не повинна дорівнювати 0.

Другий початок термодинаміки є постулатом, не доводимо в рамках термодинаміки. Воно було створене на основі узагальнення дослідних фактів і отримало численні експериментальні підтвердження.

26. Теплові машини — машини призначені для перетворення внутрішньої енергії палива на механічну енергію. Механічна енергія згодом може перетворитись на електричну енергію й будь-які інші види енергії. У більшості сучасних теплових машин механічну роботу здійснює газ, що розширюється в процесі нагрівання. Цей газ називають робочим тілом. Найбільш поширеними тепловими машинами є теплові двигуни. Цикл Карно́ — идеальный термодинамический цикл. Тепловая машина Карно, работающая по этому циклу, обладает максимальным КПД из всех машин, у которых максимальная и минимальная температуры осуществляемого цикла совпадают соответственно с максимальной и минимальной температурами цикла Карно. Состоит из 2 адиабатических и 2 изотермических процессов.

Цикл Карно назван в честь французского военного инженера Сади Карно, который впервые его исследовал в 1824 году.

Одним из важных свойств цикла Карно является его обратимость: он может быть проведён как в прямом, так и в обратном направлении, при этомэнтропия адиабатически изолированной (без теплообмена с окружающей средой) системы не меняется.

27. Реа́ льний газ (рос. реальный газ; англ. real gas, нім. reales Gas n, Realgas n) — газ, для якого термічне рівняння стану є відмінним від Клапейрона-Менделєєва.

На формі залежностей між його параметрами відбивається те, що молекули його взаємодіють між собою та займають певний об'єм.

Стан реального газу часто при вирішенні задач технічного характеру описують узагальненим рівнянням Клапейрона-Менделєєва (технічним рівнянням стану реального газу):

де p — тиск;

T — температура;

Z_r = Z_r (p, T) — коефіцієнт стисливості газу;

R — універсальна газова стала;

n — кількість газу в молях, (m — маса газу; μ — молярна маса газу);

Рівняння Ван дер Ваальса — модельне рівняння стану неідеального газу.

.

де P — тиск, V — об'єм, N — число молекул, T — температура, k_B — стала Больцмана, a та b — характерні для кожного реального газу сталі, які будуть визначені нижче.

Рівняння ван дер Ваальса описує збільшення тиску при зменшенні об'єму розріджених газів, перенасичену пару, перегріту рідину, різке зменшення стисливості в рідкій фазі. Рівняння ван дер Ваальса визначає також критичну температуру, вище якої газ не зріджується при жодному тиску. Фактично рівняння Ван дер Ваальса описує різницю між станом реального таідеального газів.

28. Всі реальні рідини у тій чи іншій мірі стискаються, тобто під дією зовнішнього тиску зменшують свій об'єм. Стисливість — це здатність рідини змінювати свій об’єм при зміні тиску.

Стисливість рідини визначається рівнянням стану і, як правило, мала за величиною. Мала стисливість рідини обумовлена тим, що рідина характеризується сильною молекулярною взаємодією, а зміни величин тиску в технічних процесах порівняно невеликі.

Поверхне́ вий на́ тяг — фізичне явище, суть якого в прагненні рідини скоротити площу своєї поверхні при незмінному об'ємі.

Характеризується коефіцієнтом поверхневого натягу.

Завдяки силам поверхневого натягу краплі рідини приймають максимально близьку до сферичної форми, виникає капілярний ефект, деякі комахи можуть ходити по воді.

Поверхневий натяг виникає як у випадку поверхні розділу між рідиною й газом, так і у випадку поверхні розділу двох різних рідин.

Своєю появою сили поверхневого натягу завдячують поверхневій енергії.

Для зменшення сил поверхневого натягу використовуються поверхнево-активні речовини.

КАПІЛЯРНІ ЯВИЩА— явища, зумовлені впливом сил поверхневого натягу на рівновагу або рух вільної поверхні рідини, границі рідини з твердим тілом, а також границі поділу між незмішуваними рідинами; окремий випадок поверхневих явищ,. Прикладом К. я. є піднімання змочувальної або опускання незмочувальної рідини в капілярних (тонких) трубках чи порах твердого тіла (мал.). Ці явища зумовлені виникненням капілярного тиску?, зв'язаного з поверхневим натягом? формулою Лапласа:? = 2? /r, де r — радіус кривини поверхні рідини. Для змочувальних рідин р є додатною величиною, для не змочувальних — від'ємною. Висота h підняття змочувальної (опускання незмочувальної) рідини визначається: h = 2? /(р1 — р2) rg, де g — прискорення вільного падіння,? 1 і р2 — густини відповідно рідини та її пари. К. я. відіграють значну роль в природі, особливо у водному режимі грунтів та в обміні речовин рослин. Широко застосовуються в техніці (напр., у процесах сушіння, просочування тощо).

29. Електри́ чне по́ ле — одна зі складових електромагнітного поля, що існує навколо тіл або частинок, що мають електричний заряд, а також у вільному вигляді при зміні магнітного поля (наприклад, в електромагнітних хвилях). Електричне поле може спостерігатися завдяки силовому впливу на заряджені тіла.

Кількісними характеристиками електричного поля є вектор напруженості електричного поля й вектор електричної індукції .

У випадку, коли електричне поле не змінюється з часом, його називають електростатичним полем.

Розділ фізики, який вивчає розподіл статичного електричного поля в просторі, називається електростатикою.

Електричне поле створюється зарядженими тілами, зокрема зарядженими елементарними частинками. Таке поле є потенціальним. Його напруженість визначається законом Кулона.Силові лінії потенціального електричного поля починаються і закінчуються на зарядах або виходять на нескінченність.

За законом електромагнітної індукції електричне поле створюється також змінним магнітним полем. Таке електричне поле - вихрове. Силові лінії вихрового електричного поля замкнені.

Напру́ женість електри́ чного по́ ля — це векторна фізична величина, яка дорівнює силі, яка діє у даній точці простору у даний момент часу на пробний одиничний електричний заряд у електричному полі.

де — сила, — електричний заряд, — напруженість електричного поля.

В системі СІ вимірюється у В/м, на практиці здебільшого у В/см.

30. Теорема Гаусса (закон Гаусса) — один из основных законов электродинамики, входит в систему уравнений Максвелла. Выражает связь (а именно равенство с точностью до постоянного коэффициента) между потоком напряжённости электрического поля сквозь замкнутую поверхность и зарядом в объёме, ограниченном этой поверхностью. Применяется отдельно для вычисления электростатических полей.

Общая формулировка: Поток вектора напряжённости электрического поля через любую произвольно выбранную замкнутую поверхность пропорционален заключённому внутри этой поверхности электрическому заряду.

СГС -

СИ -

31. З погляду теорії близькодії на заряд безпосередньо діє електричне поле, створене іншим зарядом. Під час переміщення заряду, діюча на нього з бокуполя сила виконує роботу. Тому можна стверджувати, що заряджене тіло в електричному полі має енергію.

A = - (W _p2 - W _p1) = - D W _p

Поля, що мають цю властивість, називають потенціальними (гравітаційні, електростатичні).

Потенціальна енергія в електростатичному полі пропорційна заряду, тому відношення W _p до q не залежить від вміщеного в поле заряду. Це дозволяє ввести нову кількісну характеристику поля - потенціал - відношення потенціальної енергії до заряду:

Потенціал - скалярна фізична величина, що є енергетичною характеристикою електричного поля і визначає потенціальну енергію заряду q в довільній точці електричного поля.

Потенціал однорідного поля

.

Потенціал поля точкового заряду

32. Типовими провідниками є метали — речовини, які містять «вільні» електрони. Якщо метал внести в електричне поле напруженістю , то відбуватиметься зміщення електронів. Утворяться надлишок негативного заряду на одній частині тіла і надлишок заряду позитивних іонів — на протилежній (позитивний іон — це атом, що втратив електрони). «Вільних» електронів у металі так багато, що напруженість поля , створюваного поверхневими зарядами провідника, чисельно дорівнює значенню напруженості ; напрями цих напруженостей протилежні.

Конденсá тор (рос. конденсатор, англ. capacitor; нім. Kondensator m) — система з двох чи більше електродів (обкладок), які розділені діелектриком, товщина якого менша у порівнянні з розміром обкладок. Така система має взаємну електричну ємність і здатна зберігати електричний заряд.

33. Постійний струм, електричний струм, що не змінюється з часом ні по силі, ні по напряму. П. т. виникає під дією постійної напруги і може існувати лише в замкнутому ланцюзі; у всіх перетинах нерозгалуженого ланцюга сила П. т. однакова. Основні закони П. т.: Ома закон, що встановлює залежність сили струму від напруги, і Джоуля — Лінь закон, що визначає кількість тепла, що виділяється струмом в провіднику. Розрахунок розгалужених ланцюгів П. т. виробляється за допомогою Кирхгофа правив.

Постійний струм широко використовується в техніці: переважна більшість електронних схем як живлення використовує постійний струм. Змінний струм використовується переважно для зручнішої передачі від генератора до споживача.

Сила струму (або просто струм) — кількісна характеристика електричного струму в провіднику, скалярна величина , яка відповідає кількості заряду (), що проходить через перетин провідника за час , розділеному на цей проміжок часу.

устина струму — визначається, як величина заряду, яка протікає через одиничну площу за одиницю часу.

Густина струму — векторна величина, напрямок якої визначається напрямком потоку заряду. Вона позначається латинською літерою J.

34. Зако́ н О́ ма — физический закон, определяющий связь между Электродвижущей силой источника или напряжением с силой тока и сопротивлениемпроводника. Экспериментально установлен в 1826 году, и назван в честь его первооткрывателя Георга Ома.
А мы знаем, что или . Отсюда можно записать , это запись закона Ома в дифференциальной форме.

---Формула выражает закон Джоуля-Ленца в дифференциальной форме: объемная плотность тепловой мощности тока в проводнике равна произведению его удельной электрической проводимости на квадрат напряженности электрического поля.

35. Електри́ чний о́ пір — властивість провідника створювати перешкоди проходженню електричного струму.

Позначається здебільшого латинською літерою R, одиниця опору в СІ - Ом.

Електричний опір використовується у випадках лінійної залежності електричного струму в провіднику від прикладеної напруги, й є коефіцієнтом пропорційності між падінням напруги U йсилою струму I

.За величиною опору тіла можна поділити на:

- провідники,

- напівпровідники,

- діелектрики.

Надпрові́ дність — квантове явище протікання електричного струму у твердому тілі без втрат. Явище надпровідності було відкрито^[1] в 1911 році голландським науковцем Камерлінґ-Оннесом, лауреатом Нобелівської премії 1913 року. Усього за відкриття в області надпровідності було видано п'ять Нобелівських премій з фізики: в 1913, 1972, 1973, 1987 та 2003 роках.

Явище надпровідності існує для низки матеріалів, не обов'язково добрих провідників при звичайних температурах. Перехід до надпровідного стану відбувається при певній температурі, яку називають критичною температурою надпровідного переходу. Надпровідність, проте, може бути зруйнована, якщо помістити зразок у зовнішнє магнітне поле, яке перевищує певне критичне значення. Це критичне магнітне поле зменшується при збільшенні температури.

36. Робота виходу — найменша кількість енергії, яку необхідно надати

електрону для того, щоб вивести його з твердого тіла у вакуум. Робота

виходу є характеристикою речовини. Як і будь-яку іншу енергетичну

характеристику ії можна вимірювати в джоулях, але це непрактично.

Зазвичай роботу виходу заведено вимірювати в електронвольтах (еВ).

Електрон, який вийшов за межі металу, викликає появу на поверхні зразку

додатного індукованого заряду, звідки між електроном та зразком виникає

сила притягання, що перешкоджає віддаленню електронів. Величину цієї

сили можна розрахувати за методом дзеркальних зображень. Тому цю силу

називають силою дзеркального зображення.

Сили дзеркального зображення та поле подвійного електричного шару

утримують вільний електрон у металі, і робота проти цих сил являє висоту

потенціального бар’єра W, який потрібно подолати, щоб електрон мав

можливість залишити метал.

Таким чином, вільний електрон у металі з енергетичної точки зору

знаходиться у потенціальній ямі глибиною W відносно вакууму. На рис.1а

представлена потенціальна енергія електрона всередині металу, при цьому

потенціальна енергія електрона в вакуумі приймається за нуль відліку.

Конта́ ктна різни́ ця потенціа́ лів — різниця електростатичних потенціалів, яка виникає при контакті двох різних металів. Приконтакті двох металів частина електронів перетікає з одного з них до іншого, доки не вирівняються хімічні потенціали для електронів. У результаті цього процесу метали отримують заряд, який зосереджується в тонкому (мікроскопічному) шарі вздовж границі. Заряд на поверхні одного з металів додатній, іншого — від'ємний. Електричне поле, яке виникає при цьому, обмежене тонким подвійним шаром. Зазвичай цей шар настільки тонкий, що пропускає електричний струм — електрони тунелюють через нього.

37.I правило Кіргофа

Перший встановлює зв'язок між сумою струмів, спрямованих до вузла електричного з'єднання (додатні струми), і сумою струмів, спрямованих від вузла (від'ємні струми). Згідно з цим законом алгебрична сума струмів, що збігаються в будь-якій точці розгалуження провідників, дорівнює нулю:

Перше правило Кірхгофа є наслідком закону збереження заряду. Для неперервно розподілених струмів у просторі воно відповідає рівнянню неперервності.

II правило Кіргофа

Для будь-якого замкнутого контура проводів сума електрорушійних сил дорівнює сумі добутків сил струму на кожній ділянці контура на опірділянки, враховуючи внутрішній опір джерел струму.

Математично друге правило Кірхгофа записується так:

38. Напівпровідни́ к — матеріал, електропровідність якого має проміжне значення між провідностями провідника та діелектрика і відрізняються від провідників сильною залежністю питомої провідності від концентрації домішок, температури і різних видів випромінювання. Основною властивістю цих матеріалів є збільшення електричної провідності з ростом температури.

Власний напівпровідник є хімічно чистим напівпровідни-
ком. Електрична провідність таких напівпровідників зумовлена віль-
ними електронами, які під дією теплової енергії перейшли із зони
валентності в зону провідності та дірками, які утворилися в резуль-
таті створення вільних електронів. Чим вища температура, тим вища концентрація електронів та
дірок і тим вища провідність власного напівпровідника. При темпе-
ратурі 0 К вони є діелектриками, якщо інші зовнішні чинники відсутні. Напівпровідники, які мають домішкові атоми, називають до-
мішковими. Ці атоми створюють свої енергетичні рівні, які залеж-но
від домішки можуть знаходитись як в дозволених енергетичних зо-
нах, так і в забороненій зоні, на різних відстанях від дна зони провід-
ності та вершини зони валентності. Якщо, наприклад, в кристалі ато-
ми кремнію (кремній є одним із класичних напівпровідників), які є
чотиривалентними, замінити атомами п’ятої групи періодичної систе-
ми (Р, As, Sb), то чотири їх валентних електрони заповнять валентні
зв’язки чотирьох сусідніх атомів, а п’ятий залишиться вільним. По-
тенціал іонізації таких електронів дуже малий і вже при достатньо
малих температурах ці електрони термічно збуджуються, тобто пе-
реходять із свого енергетичного рівня в зону провідності. Це озна-
чає, що такий рівень знаходиться в забороненій зоні і близько роз-
міщений до дна зони провідності. Його називають донор-
ним, а саму домішку відповідно, донорною.

39. Магні́ тне по́ ле — складова електромагнітного поля, за допомогою якої здійснюється взаємодія між рухомими електрично зарядженимичастинками.

Магнітне поле - складова електромагнітного поля, яка створюється змінним у часі електричним полем, рухомими електричними зарядами абоспінами заряджених частинок. Магнітне поле спричиняє силову дію на рухомі електричні заряди. Нерухомі електричні заряди з магнітним полем не взаємодіють, але елементарні частинки з ненульовим спіном, які мають власний магнітний момент, є джерелом магнітного поля і магнітне поле спричиняє на них силову дію, навіть якщо вони перебувають у стані спокою.

Магнітне поле утворюється, наприклад, у просторі довкола провідника, по якому тече струм або довкола постійного магніту.

Магні́ тна інду́ кція — векторна фізична величина, основна характеристика величини і напрямку магнітного поля. Вектор магнітної індукції зазвичай позначають латинською літерою .

У системі СГС магнітна індукція поля вимірюється в гаусах (Гс), в системі СІ — в теслах (Тл).

Магнітна індукція пов'язана з напруженістю магнітного поля , що характеризує магнітне поле в середовищі:

,

де — магнітна проникність.

Напру́ женість магні́ тного поля — векторна характеристика, яка визначає величину й напрям магнітного поля в даній точці в даний час.

Позначається зазвичай латинською літерою , вимірюється в ерстедах у системі СГСМ і ампер-витках на метр (А·в/м) у системі СІ.

Рівняння Максвела---Напруженість магнітного поля визначається першим рівнянням Максвела. У диференціальній формі воно має такий вигляд

,

де — вектор електричної індукції, — густина електричного струму, с — швидкість світла. ^[1]

Це рівняння значить, що вихрове магнітне поле породжується змінним електричним полем, або ж електричними струмами.

42. Струм зміщення

Іноді для зручності вводять поняття струму зсуву. За визначенням, щільність струму зміщення - Це векторна величина, що дорівнює швидкості зміни електричного поля у часі:

Справа в тому, що при зміні електричного поля, також як і при протіканні струму, відбувається генерація магнітного поля, що робить ці два процеси схожими один на одного. Крім того, зміна електричного поля зазвичай супроводжується перенесенням енергії. Наприклад, при зарядці і розрядці конденсатора, незважаючи на те, що між його обкладками не відбувається руху заряджених частинок, кажуть про протікання через нього струму зміщення, що переносить деяку енергію і своєрідним чином замикаючого електричний ланцюг. Струм зміщення I D в конденсаторі визначається за формулою:

,

де Q - Заряд на обкладинках конденсатора, U - різниця потенціалів між обкладками, C - ємність конденсатора.

Струм зміщення не є електричним струмом, оскільки не пов'язаний з переміщенням електричного заряду.

43. Общая характеристика Максвелла уравнений

Совокупность M. у. (1) - (4) составляет систему из восьми (двух векторных и двух скалярных) линейных дифференц. ур-ний 1-го порядка для четырёх векторов Источники (скаляри вектор) не могут быть заданы произвольно; применяя операцию к ур-нию (1) и подставляя результат в (4), получаем:

или в интегральной форме:

Это ур-ние непрерывности для тока, содержащее в себе закон сохранения заряда для замкнутых изолнров. областей, - один из фундам. физ. принципов, подтверждаемых в любых экспериментах.

Ур-ния (1) - (4) распадаются на два самостоят, " блока": ур-ния (1) и (4), содержащие векторы и источники и ур-ния (2) и (3) - однородные ур-ния для не содержащие источников. Ур-ння (2) и (3) допускают получение общего решения, в к-ромвыражаются через т. H. потенциалы электромагнитного поляПри этом ур-ние (3) " почти следует" из (2), т. к. операция (у), применённая к (2), даёт что отличается от (3) только константой, определяемой нач. условиями. Аналогично ур-ние (4) " почти следует" из (1) и ур-ния непрерывности (5).

Система M. у. (1) - (4) не является полной: по существу, она связывает 4 векторные величины двумя векторными ур-ниями. Её замыкание осуществляется путём добавления соотношений, связывающих векторы 1-го " блока" с векторами 2-го " блока" Эти соотношения зависят от свойств сред (материальных сред), в к-рых происходят эл--магн. процессы, и наз. материальными ур-ниями (см. раздел 7).

45. Дію магнітного поля на провідник з струмом, тобто існування сили Ампера, голландський вчений Лоренц пояснив тим, що магнітне поле діє на рухомі заряди в провіднику з струмом. Це означає, що сила Ампера є сумою сил, що діють на рухомі заряди (електрони і іони).

Сила з якою магнітне поле діє на один рухомий заряд називається

силою Лоренца. Позначається буквою Fл.

Fл = Fа/N, N — загальна кількість зарядів в провіднику.

Fл = B·I·l·sinα, I = v·noe·S

Fл = B·vesinα, α – кут між B і v

ДІЯ МАГНІТНОГО ПОЛЯ НА ПРОВІДНИК ЗІ СТРУМОМ. ПРАВИЛО ЛІВОЇ РУКИ. ЕЛЕКТРИЧНІ ДВИГУНИ

Фізичні дослідження, які часто проводять заради «наукової цікавості», у разі вдалого ' • завершення зазвичай започатковують новий етап у розвитку техніки. Саме так сталося з вивченням електромагнітних явищ. Минув час, і наше життя неможливо уявити без електричних двигунів — екологічно чистих, зручних, компактних пристроїв, у яких енергія електричного струму перетворюється на механічну енергію. Про те, як електрична енергія може бути перетворена на механічну, ви дізнаєтеся з цього параграфа.

Ознайомимося із силою, що діє на провідник зі струмом Із § 26 ви дізналися, що магнітне поле діє на провідник зі струмом з деякою силою. У цьому легко переконатися за допомогою досліду. Візьмемо прямий провідник, виготовлений з немагнітного матеріалу, і підвісимо його на тонких і гнучких проводах таким чином, щоб він перебував між полюсами підковоподібного постійного магніту (рис. 28.1, а). Якщо пропустити по провіднику струм, провідник відхилиться від положення рівноваги (рис. 28.1, б).

Причиною такого відхилення є сила, що діє на провідник.іі струмом з боку магнітного поля. Донін наявність цієї сили та з'ясував, від чого залежать її значення ї\ напрямок, А. Ампер (див. рис. 9.2). Саме тому цю силу назинають силою Ампера.

Сила Ампера — це сила, з якою магнітне поле діє на провідник зі струмом.

Експериментально встановлено, що сила Ампера пропорційна силі струму в провіднику та довжині тій частини провідника, що перебуває в магнітному полі Сила Ампера збільшується з посиленням магнітного поля і залежить від розташування провідника відносно ліній магнітного поля. Сила Ампера є максимальною, якщо провідник розташований перпендикулярно до магнітних ліній, і дорівнює нулю, якщо провідник розташований паралельно магнітним лініям.

Напрямок сили Ампера зручно визначати за допомогою правила лівої руки (рис. 28.2)

46. Магні́ тна інду́ кція — векторна фізична величина, основна характеристика величини і напрямку магнітного поля. Вектор магнітної індукції зазвичай позначають латинською літерою.

У системі СГС магнітна індукція поля вимірюється в гаусах (Гс), в системі СІ — в теслах (Тл).

Магнітна індукція пов'язана з напруженістю магнітного поля, що характеризує магнітне поле в середовищі:

, де — магнітна проникність.

Магнітна індукція визначає силу, що діє в магнітному полі на рухомий електричний заряд, яка називається силою Лоренца. При відсутності електричного поля ця сила записується[1]:

, де — сила, — заряд, — швидкість, — швидкість світла.

Якщо на заряд діє також електричне поле, то сила Лоренца має вигляд:,

де — напруженість електричного поля. Таким чином, для електричного та магнітного полів історично склалася розбіжність у найменуванні основної характеристики, для електричного поля основною характеристикою є напруженість, а для магнітного поля — індукція.

Электромагнитная индукция — явление возникновения электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, проходящего через него.

Электромагнитная индукция была открыта Майклом Фарадеем 29 августа 1831 года. Он обнаружил, что электродвижущая сила, возникающая в замкнутом проводящем контуре, пропорциональна скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную этим контуром. Величина электродвижущей силы (ЭДС) не зависит от того, что является причиной изменения потока — изменение самого магнитного поля или движение контура (или его части) в магнитном поле. Электрический ток, вызванный этой ЭДС, называется индукционным током.

Закон Фарадея

Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея (в СИ):

где

— электродвижущая сила, действующая вдоль произвольно выбранного контура,

— магнитный поток через поверхность, натянутую на этот контур.

Знак «минус» в формуле отражает правило Ленца, названное так по имени русского физика Э. Х. Ленца:

Индукционный ток, возникающий в замкнутом проводящем контуре, имеет такое направление, что создаваемое им магнитное поле противодействует тому изменению магнитного потока, которым был вызван данный ток.

Для катушки, находящейся в переменном магнитном поле, закон Фарадея можно записать следующим образом:

где

— электродвижущая сила,

— число витков,

— магнитный поток через один виток,

— потокосцепление катушки.