Шпаргалка по "Физике"

Для удаления электрона из металла  в вакуум нужно совершить против сил, действующих в поверхностном  слое, положительную работу А, называемую работой выхода. Эта величина зависит от природы металла.

Между работой выхода и потенциалом  выхода имеется очевидное соотношение:                                 

Работу выхода обычно измеряют не в джоулях, а в электронвольтах (эВ). Один электронвольт есть работа, совершаемая силами поля над зарядом, равным заряду электрона (т. е. над элементарным зарядом е), при прохождении им разности потенциалов один вольт:

1 эВ=1,60•10-19 Кл•1В=1,60•10-19 Дж

В пространстве, окружающем токи и  постоянные магниты, возникает силовое  поле, наз. магнитным. Оно действует только на движущиеся в этом поле эл. заряды.

 При исследовании МП используется замкнутый плоский контур с током (рамка с током), линейные размеры кот малы по сравнению с расстоянием до токов. Правило правого винта: за полож напр-е нормали принимается напр-е поступ-го дв-я винта, головка кот. враща-ся в напр-ии тока, тек-го в рамке.

     Вращ момент сил зависит от св-в поля в данной точке и от св-в рамки и опр-ся формулой где p_m — вектор магнитного момента рамки с током (В — вектор магнитной индукции, количественная характеристика МП). Для плоского контура с током I:  , где S — площадь поверхности контура, n — единичный вектор нормали к поверхности рамки. Магнитная индукция в данной точке однородного МП,   

Т.к. МП является силовым, то его изображают с помощью линий магнитной индукции — линий, касательные к кот в каждой точке совпадают с направлением вектора В. Их направление задается правилом правого винта.Для однородной изотропной среды вектор магнитной индукции связан с вектором напряженности соотношением:  где m₀ — магнитная постоянная, m — магнитная проницаемость среды, показывающая, во сколько раз магнитное поле макротоков Н усиливается за счет поля микротоков среды.

Закон Био-Савара-Лапласа для проводника с током I, элемент dl которого создает в некоторой точке А индукцию поля dB, запис в виде      где dl — вектор, по модулю = длине dl эл. проводника и совп-й по напр-ю с током, г — радиус-вектор, проведенный из эл-та d/ проводника в точку А поля, r — модуль радиуса-вектора г.Модуль вектора dB опр-ся выр-м где α — угол между векторами dl и г.

 Принцип суперпозиции: магнитная  индукция результирующего поля, созд-го несколькими токами или движ-ся зарядами, равна векторной сумме магнитных индукций складываемых полей, созд-х каждым током или движ-ся зарядом в отдельности:

1.МП тока, текущего по тонкому  прямому проводу бесконечной  длины   

2. МП в центре кругового проводника  с током

 Ампер установил, что сила  dF, с кот МП действует на элемент проводника dl с током, нах-ся в МП, равна      

где dl — вектор, по модулю равный dl и совпадающий по направлению с током, В — вектор магн индукции.

Направление вектора dF может быть найдено по правилу левой руки: если ладонь левой руки расположить так, чтобы в нее входил вектор В, а четыре вытянутых пальца расположить по направлению тока в проводнике, то отогнутый большой палец покажет направление силы, действ на ток. Модуль силы Ампера  вычисляется по формуле где a — угол между векторами dl и В.

 Под свободным движением заряда понимается его движение с постоянной скоростью. Этот закон выражается формулой Модуль магнитной индукции  вычисляется по формуле    

 где a — угол между векторами v и г.

МП действует не только на проводники с током , но и на отдельные заряды, движущиеся в МП. Сила, действ на эл. заряд Q, движущийся в МП со скоростью v, называется силой Лоренца и выражается формулой где В — индукция магнитного поля, в котором заряд движется.

Модуль силы Лоренца  равен где a — угол между v и В.

Сила Лоренца  всегда перпендикулярна скорости движения заряженной частицы, поэтому она  изменяет только направление этой скорости, не изменяя ее модуля.

Если на движущийся эл. заряд помимо МП с индукцией В действует и эл.поле с напряженностью Е Это выражение называется формулой Лоренца.Период вращения частицы, т. е. время Т, за которое она совершает один полный оборот,  

 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)

41.Поток вектора магнитной индукции. Теорема Гаусса для поля В. Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле.

 Потоком вектора  магнитной индукции (магнитным потоком) через контур численно равен произведению модуля вектора магнитной индукции на площадь, ограниченную контуром, и на косинус угла между направлением вектора магнитной индукции и нормалью к поверхности, ограниченной этим контуром.

Поток вектора В может быть как положительным, так и отрицательным в зависимости от знака cosα (задается выбором положительного направления нормали n). Значит, магнитный поток, который создается контуром, через поверхность, ограниченную им самим, всегда положителен.

Направление этого  вектора для поля прямого проводника с током и соленоида можно определить по правилу буравчика: если направление поступательного движения буравчика (винта с правой нарезкой) совпадает с направлением тока, то направление вращения ручки буравчика покажет направление линий магнитной индукции. Вектор магнитной индукции направлен по касательной к линиям.

На практике удобно пользоваться следующим правилом: если большой палец правой руки направить по току, то направление обхвата тока остальными пальцами совпадет с направлением линий магнитной индукции.

Для однородного поля и плоской  поверхности, которая расположена  перпендикулярно вектору В,  B=const и

Единица измерения  магнитного потока вебер (Вб):

Теорема Гаусса для поля В: поток вектора магнитной индукции сквозь любую замкнутую поверхность равен нулю: (3)

Опыт показывает, что  линии магнитной  индукции  всегда замкнуты, и полный магнитный поток через замкнутую  поверхность равен нулю. Этот факт является следствием отсутствия магнитных  зарядов в природе.

 Магнитная индукция однородного поля внутри соленоида с сердечником с магнитной проницаемостью μ, равна

Магнитный поток сквозь один виток  соленоида площадью S равен  ,а полный магнитный поток, который сцеплен со всеми витками соленоида и называемый потокосцеплением,

.

Работа по перемещению  проводника и контура с током  в магнитном поле

 На проводник с током в  магнитном поле действуют силы, которые определяются с помощью  закона Ампера. Если проводник  не закреплен, то под действием  силы Ампера он в магнитном  поле будет перемещаться. Значит, магнитное поле совершает работу  по перемещению проводника с  током. 

Сила, направление которой определяется по правилу левой руки, а значение — по закону Ампера, рассчитывается по формуле 

Работа, которая совершается магнитным  полем, равна так как ldx=dS — площадь, которую пересекает проводник при его перемещении в магнитном поле, BdS=dФ — поток вектора магнитной индукции, который пронизывает эту площадь. Значит, (1)

 т. е. работа по перемещению  проводника с током в магнитном  поле равна произведению силы тока на магнитный поток, пересеченный движущимся проводником. Данная формула справедлива и для произвольного направления вектора В.