Потенциальная энергия заряда в поле. Потенциал. Работа в электрическом поле. Связь электрического поля и потенциала. Разность потенциалов в однородном поле.

Стр 1 из 4Следующая ⇒

Потенциальная энергия заряда q, помещенного в любую точку (1) пространства, относительно фиксированной точки (0) равна работе A₁₀, которую совершит электростатическое поле при перемещении заряда q из точки (1) в точку (0)

Потенциал - отношению потенциальной энергии электрического заряда в электростатическом поле к величине этого заряда

Работа в электрическом поле

Связь электрического поля и потенциала.

, где d - расстояние между пластиами

5. Потенциал точечного заряда.
Физический смысл потенциала - работа по переносу заряда из точки в бесконечность.
потенциал точечного заряда.
В Международной системе единиц (СИ) единицей потенциала является вольт (В).
1 В = 1 Дж / 1 Кл.
Потенциал поля в данной точке пространства равен работе, которую совершают электрические силы при удалении единичного положительного заряда из данной точки в бесконечность.

Потенциал φ _∞ поля точечного заряда Q на расстоянии r от него относительно бесконечно удаленной точки вычисляется следующим образом: уточняю доказательство, дабы больше на экзамене написать всяко лучше будет; )
Потенциал и работа:

где d - разность потенциалов

Постоянный электрический ток. Сила тока. Плотность тока. Классическая теория электропроводимости. Закон Ома в дифференциальной форме.

Электрический ток - упорядоченное движение зарядов =) его принято характеризовать силой тока

Сила тока - скалярная величина, равная заряду, переносимому через поверхность в единицу времени

Плотность тока - векторная величина, численно равная силе тока через расположенную в данной точке перпендикулярную к направлению движения носителей площадку

Закон Ома в дифференциальной форме:

Классическая теория электропроводимости - согласно ей, в металлах (которые являются основными и наиболее часто встречающимися проводниками), существуют свободные электроны, которые могут упорядоченно двигаться под действием электрического поля. То есть носителями тока являются свободные заряженные частицы. В теории это чаще всего положительные частицы.

10. Удельное сопротивление. Закон Ома для участка цепи.
Удельное электрическое сопротивление, или просто удельное сопротивление вещества характеризует его способность проводить электрический ток.

Единица измерения удельного сопротивления в СИ — ом·метр (Ом·м). Физический смысл удельного сопротивления в СИ: сопротивление однородного куска проводника длиной 1 м и площадью токоведущего сечения 1 м². Величина удельного сопротивления обозначается символом ρ (ро)

Удельное сопротивление можно определить также для неоднородного материала, свойства которого меняются от точки к точке. В этом случае оно является не константой, а скалярной функцией — коэффициентом, связывающим напряжённость электрического поля и плотность тока в данной точке

Закон Ома для однородного участка цепи
Однородным называют участок, на который не действуют сторонние силы.
Сопротивление проводника зависит от формы, размеров и свойств материала. Для однородного цилиндрического проводника где -удельное электрическое сопротивление l - длина проводника, S - площадь поперечного сечения.

В металлах с ростом температуры растет удельное сопротивление.

11. Работа тока. Закон Джоуля-Ленца.
При прохождении по проводнику тока, проводник нагревается. Количество выделяемого тепла определяется законом Джоуля-Ленца или если ток меняется со временем
Работа тока равна теплу, выделяемому по закону Джоуля-Ленца

Мощность электрического тока:

Работа электрического тока в СИ выражается в джоулях (Дж), мощность – в ваттах (Вт).

Магнитное поле. Закон Био-Савара-Лапласа. Правило буравчика. Расчет напряженности магнитного поля в центре кругового тока и прямолинейного проводника с током.

Магнитное поле - особый вид материи, который обнаруживается по действию на движущийся заряд. Силовой характеристикой МП является магнитная индукция

[B] = 1 Тл

напряженность

Закон Био-Савара-Лапласа

Правило буравчика: «Если направление поступательного движения буравчика (винта) совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика совпадает с направлением вектора магнитной индукции».

Магнитное поле прямого тока

для беск. проводника

Правило левой руки.

Направление определяется по правилу левой руки: если ладонь левой руки расположить так, чтобы перпендикулярная к проводнику составляющая вектора магнитной индукции входила в ладонь, а четыре пальца указывали направление тока, то отогнутый на 90 градусов палец укажет направление силы Ампера.

Движение заряженных частиц в магнитном поле:

1) Однородное магнитное поле
a)

; ;

б)

в)

; h - шаг
2) Неоднородное магнитное поле
а)

Циклотронная частота (гирочастота, гиромагнитная частота) — частота периодического движения заряженной частицы в постоянном магнитном поле в плоскости, перпендикулярной .

Для свободного электрона циклотронная частота (называемая в этом случае также гиромагнитной частотой) определяется равенством силы Лоренца и центробежной силы. В этом случае она равна

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

17. Магнитный поток. Работа в магнитном поле.

Магни́ тный пото́ к — поток вектора магнитной индукции через конечную поверхность . Определяется как интеграл по поверхности

при этом векторный элемент площади поверхности определяется как

где - единичный вектор, нормальный к поверхности.

Также магнитный поток можно рассчитать как скалярное произведение вектора магнитной индукции на вектор площади:
где α - угол между вектором магнитной индукции и нормалью к плоскости площади

Работа в магнитном поле.

За счет движения проводника проводника в постоянном магнитном поле, сила Ампера совершает механическую работу, модуль силы Ампера равен F_A = IBl. Сила Ампера направлена навстречу движения проводника; поэтому она совершает отрицательную механическую работу. За время Δ t эта работа A_мех равна

Движущийся в магнитном поле проводник, по которому протекает индукционный ток, испытывает магнитное торможение. Полная работа силы Лоренца равна нулю.
Также результирующая работа сил Ампера равна или где I - сила тока.

Апериодичность

Если , то имеется два действительных корня, и решение дифференциального уравнения принимает вид: В этом случае колебания с самого начала экспоненциально затухают.

Граница апериодичности

Если , два действительных корня совпадают , и решением уравнения является: В данном случае может иметь место вре́ менный рост, но потом — экспоненциальное затухание.

Слабое затухание

Если , то решением характеристического уравнения являются два комплексно сопряжённых корня

Тогда решением исходного дифференциального уравнения является

Где — собственная частота затухающих колебаний.

Константы c1 и c2 в каждом из случаев определяются из начальных условий:

Релаксация — многоступенчатый процесс, т. к. не все физические параметры системы (распределение частиц по координатам и импульсам, температура, давление, концентрация в малых объёмах и во всей системе и др.) стремятся к равновесию с одинаковой скоростью. Обычно сначала устанавливается равновесие по какому-либо параметру (частичное равновесие), что также называется релаксацией. Все процессы релаксации являются неравновесными процессами, при которых в системе происходит диссипация энергии, т. е. производится энтропия (в замкнутой системе энтропия возрастает). В различных системах релаксация имеет свои особенности, зависящие от характера взаимодействия между частицами системы; поэтому процессы релаксации весьма многообразны. Время установления равновесия (частичного или полного) в системе называется временем релаксации.
Логарифмический декремент затухания - безразмерная характеристика затухающих колебаний, измеряемая натуральным логарифмом отношения двух последовательных максимальных отклонений колеблющейся величины в одну и ту же сторону.

29. Вынужденные колебания. Резонанс
Вынужденные колебания — колебания, происходящие под воздействием внешних сил, меняющихся во времени.

Резонанс - явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний при стремлении частоты собственных колебаний к вынужденным.

Работа в электрическом поле

12 3 4 Следующая ⇒