Шпаргалка по "Физике"

Работа dA, которая совершается силами Ампера при исследуемом перемещении контура в магнитном поле, равна алгебраической сумме работ по перемещению проводников AВС (dA1) и CDA (dA2), т. е.   

    (4)

элементарная работа:

 где dФ2—dФ1=dФ' — изменение магнитного потока сквозь площадь, которая ограничена контуром с током.

 работа, которая совершается  силами Ампера, при конечном произвольном перемещении контура в магнитном поле: (6)

 значит, работа по перемещению  замкнутого контура с током  в магнитном поле равна произведению  силы тока в контуре на изменение  магнитного потока, сцепленного  с контуром. Выражение (6) верно  для контура любой формы в  произвольном магнитном поле.

 

42. Магнитные свойства веществ. Намагничивание веществ. Магнитная проницаемость среды.

Физическая величина, показывающая, во сколько раз индукция магнитного поля в одной среде больше  или меньше индукции магнитного поля в вакууме, называется магнитной проницаемостью µ.. μ=Bср/Bвак

Вещество, создающее собственное  магнитное поле, называется намагниченным. Намагниченность возникает при помещении вещества во внешнее магнитное поле.

Гипотеза Ампера: магнитные свойства тела определяются микроскопическими электрическими токами (орбитальное движение электронов в атомах, наличие у электрона собственного магнитного момента, имеющего квантовую природу) внутри вещества. Если направления этих токов неупорядочены, порождаемые ими магнитные поля компенсируют друг друга, т.е. тело не намагничено. Во внешнем магнитном поле происходит упорядочение этих токов, вследствие чего в веществе и возникает "собственное" магнитное поле (намагниченность).

Магнитные свойства вещества

1.Диамагнетики —    µ   чуть <1. µ висмута=0,9998 (свинец, цинк, азот и др.).

2.Парамагнетики — µ чуть>1. µ алюминия=1,000023 (кислород, никель  и др.).

3. Ферромагнетики— µ >>1. µ  стали = 8.103 (железо, никель, кобальт  и их сплавы). Сплав железа с  никелем: µ =2,5.105.

Для пара- и диамагнетиков намагниченность I прямо пропорциональна индукции B0 магнитного поля в вакууме.

Для характеристики явления намагничивания вещества вводится величина I называемая намагниченностью вещества. Намагниченность в СИ определяется формулой I=B-B₀=μB₀-B₀=(μ-1)B₀

 Для ферромагнитных тел намагниченность I является сложной нелинейной функцией B0. Зависимость I от величины Во/µ0 называется кривой намагниченности. Кривая указывает на явление магнитного насыщения: начиная с некоторого значения Во/µ0= В0н/µ0, намагниченность практически остается постоянной, равной Iн(намагниченность насыщения).

В отсутствие внешнего поля часть  магнитных моментов доменов остается ориентированной, и этим объясняется  существование остаточной намагниченности  и возможность создания постоянных магнитов.

 

43. Явление  электромагнитной индукции. Самоиндукция, индуктивность.

Ток, возбуждаемый магнитн.полем(МП) в замкнутом контуре,наз.индукционным.

Явление возбуждения тока посредством  МП – электромагнитная индукция.

ЭДС,обуславливающая индукционный ток,наз. Электродвижущей силой индукции.

- ЭДС индукции.

Правило Ленца:

Индукционный ток в контуре  всегда имеет такое направление, что созданное в нем МП препятствует изменению магнитного потока, вызвавшего этот индукционный ток.

L-индуктивность контура(Генри ГН)

Индуктивность (или коэффициент самоиндукции) — коэффициент пропорциональности между электрическим током, текущим в каком-либо замкнутом контуре и магнитным потоком, создаваемым этим током через поверхность, краем которой является этот контур.

,  — магнитный поток, I — ток в контуре, L — индуктивность.

Самоиндукция- возникновение эдс индукции в проводящем контуре при изменении в нём силы тока. Величина ЭДС самоиндукции пропорциональна скорости изменения силы тока I:

.

44. Гармонические  колебания и их характеристики.

Колебания-движения или процессы, кот. характеризуются определённой повторяемостью во времени.

Колебания наз. свободными (собственными),если они совершаются засчёт первоначально сообщенной энергии при последующем отсутствии внешних воздействий на колебательную систему.

Простейшим типом колебаний  являются гармонич.колебания,при кот. колеблющаяся величина изменяется со временем по закону sin или cos.

Гармонич.колебания величиной S описываются ур-ем:

A-амплитуда колебания

ω₀-круговая или циклич.частота

(ω₀t+φ)-фаза колебания(периодически изменяющийся аргумент). Определяет смещение колеблющейся величины от положения равновесия в данный момент времени t.

φ -начальная фаза. Определяет смещение колеблющейся величины от положения равновесия в начальн. момент времени t=0.

Определенные состояния системы  повторяются через промежуток времени  Т-период колебания, за кот. фаза колебания получает приращение 2П

Т=2П/w-период колебания

Величина, обратная Т,наз.частотой колебания,т.е.число полных колебаний, совершаемых в единицу времени.

   

Единица частоты — герц (Гц): 1 Гц — частота периодического процесса, во время которого за 1 с совершается один цикл процесса.

Дифференциальное уравнение гармонических  колебаний:

 

45. Механические гармонические колебания. Энергия материальной точки, совершающей прямолинейные гармонические колебания

 

Колебания-движения или процессы, кот. характеризуются определённой повторяемостью во времени.

Простейшим типом колебаний  являются гармонич.колебания,при кот. колеблющаяся величина изменяется со временем по закону sin или cos.

Пусть материальная точка совершает  прямолинейные гармонические колебания  вдоль оси Ох, около положения равновесия, принятого за начало координат. Тогда зависимость координаты х от времени задаётся уравнением, где х=S:

A-амплитуда колебания

ω₀-круговая или циклич.частота

(ω₀t+φ)-фаза колебания(периодически изменяющийся аргумент). Определяет смещение колеблющейся величины от положения равновесия в данный момент времени t.

φ -начальная фаза. Определяет смещение колеблющейся величины от положения равновесия в начальн. момент времени t=0.

Сила  , действ. На колебающуюся материальную точку с циклом уравнения:

Кинетическая энергия материальной точки, совершающей прямолинейные  гармонические колебания:

Потенциальная энергия матер.точки, совершающей гармонические колебания, под действием упругой силы:

Е=Т+П=

 

47. Сложение  гармонических колебаний. Фигуры Лиссажу.

Сложим гармонические колебания  одного направления и одинаковой частоты.

_wjwj

Т.к. векторы А₁ и А₂ вращаются с одинаковой угловой скоростью w₀, то разность фаз j₂ - j₁ – постоянна.

(j₂ - j₁)=const.

Тогда уравнение результирующего  колебания:

x=x₁+x₂=wj)

Амплитуда А и начальная фаза j соответственно задаются:

А²= А₁²+ А₂²+2 А₁ А₂cos(j₂ - j₁)

tg j= А₁sin j₁+ А₂sin j₂

         А₁cos j₁+ А₂cos j₂

Таким образом амплитуда результирующего колебания зависит от разности фаз, складываемых колебаний.

1. j₂ - j₁=2mp (m=0,1,2,…),тогда А= А₁+ А₂
2. j₂ - j₁=(2m+1)p (m=0,1,2,…), А= ÷А₁- А₂÷

Рассмотрим результат сложения двух гармонических колебаний одинаковой частоты, но переходящих во взаимно  перпендикулярных направлениях вдоль  осей x и y.