- •Тема 1. Електричне поле 7
- •1.1. Фізика і її зв’язок з іншими науками і технікою.
- •Тема 2. Постійний струм 27
- •Тема 3. Магнітне поле. Електромагнітна індукція 53
- •3.4. Електромагнітна індукція. Закон електромагнітної
- •Тема 4. Електромагнітні коливання і хвилі 72
- •4.4. Коло змінного струму з опором, індуктивністю і
- •4.5. Передача і перетворенняя змінного струму.
- •1.1. Фізика і її зв’язок з іншими
- •Основні поняття теорії фізики
- •1.1.3. Фізичні величини та їх вимірювання
- •1.1.4. Фізичні поняття, закони і теорії
- •1.1.5. Зв'язок фізики з іншими науками і технікою
- •1.2.2. Заряд і поле. Поле як вид матерії
- •1.2.3. Взаємодія заряджених тіл. Закон кулона
- •1.2.4. Напруженість електричного поля
- •1.2.5. Графічне відображення електричного поля
- •1.3.2. Теорема остроградського - гаусса
- •1.3.3. Застосування теореми остроградського - гаусса
- •2. Напруженість електричного поля рівномірно зарядженої сферичної поверхні.
- •1.4.2. Потенціал електричного поля. Різниця потенціалів (напруга). Еквіпотенціальні поверхні
- •1.4.3. Різниця потенціалів (напруга). Еквіпотенціальні поверхні
- •1.5.2. Діелектрики в електричному полі. Поляризація діелектриків
- •1.5.3. Особливості деяких діелектриків
- •1.6. Електроємнсь. Конденсатори. З'єднання конденсаторів
- •1.6.1. Електроємність провідника
- •1.6.2. Конденсатори та їх застосування
- •1.6.3. З’єднання конденсаторів
- •Тема 2. Постійний струм
- •2.1. Постійний струм. Опір. Закон ома
- •2.1.1. Електричний струм. Основні характеристики електричного струму
- •2.1.2. Закон ома для ділянки кола. Опір
- •2.1.3. Сторонні сили. Джерело електричного струму
- •2.1.4. Закон ом а для будь-якої ділянки і для повного кола
- •2.2. Правила кірхгофа
- •2.2.1. Розгалуження струму. Правила кірхгофа
- •2.2.2. Вимірювання сили струму. Розширення меж вимірювання амперметра.
- •2.2.3. Вимірювання напруги. Розширення меж вимірювання вольтметра.
- •2.3. Робота і потужність струму. Закон джоуля-ленца
- •2.3.1. Робота постійного електричного струму
- •2.3.2. Потужність постійного електричного струму
- •2.3.3. Теплова дія електричного струму. Закон джоуля - ленца
- •2.4. Електропровідність твердих тіл
- •2.4.1. Електричний струм в металах
- •2.4.2. Залежність опору металів від температури. Надпровдність
- •2.4.3. Поняття про квантову теорію провідності твердих тіл
- •2.5. Електричний струм в напівпровідниках
- •2.5.1. Будова й електричні властивості напівпровідників
- •2.5.2. Власна й домішкова провідність напівпровідників
- •2.5.3. Електронно-дірковий перехід
- •2.6. Термоелектричні і контактні явища
- •2.6.1. Робота виходу
- •2.6.2. Контактна різниця потенціалів. Закони вольта
- •2.6.3. Термоелектричні явища
- •2.7. Електричний струм в рідинах і газах
- •2.7.1. Електричний струм в рідинах
- •2.7.2. Електричний струм в газах
- •2.7.3. Поняття про плазму
- •2.7.4. Термоелектронна емісія
- •Тема 3. Магнітне поле. Електромагнітна індукція
- •3.1. Магнітне поле і його характеристики. Закон ампера
- •3.1.1. Магнітне поле і його характеристики
- •3.1.2. Дія магнітного поля на електричний струм. Сила ампера
- •3.1.3. Магнітне поле постійного електричного струму. Закон біо - савара - лапласа
- •3.1.4. Взаємодія двох прямих струмів
- •3.2. Дія електричного і магнітного полів на рухомий заряд
- •3.2.1. Дія магнітного поля на рухому заряджену частинку. Сила лоренца
- •3.2.2. Рух електрона в однорідному магнітному полі
- •3.2.3. Еффект холла
- •4.3. Магнітні властивості речовин
- •3.3.1. Магнетики 1 їх намагнічування
- •3.3.2. Магнітне поле в магнетиках. Діамагнетики і парамагнетики
- •3.3.3. Феромагнетики та їх властивості
- •3.3.4. Магнітні матеріали I їх застосування
- •3.4. Електромагнітна індукція. Закон електромагнітної індукції
- •3.4.1. Потік магнітної індукції (магнітний потік)
- •3.4.2. Електромагнітна індукція. Досліди фарадея
- •3.4.3. Закон ленца
- •3.4.4. Основний закон електромагнітної індукції
- •3.5. Самоіндукція. Взаємна індукція. Енергія магнітного поля струму
- •3.5.1. Явище самоіндукції. Індуктивність контуру
- •3.5.2. Явище взаємної індукції
- •3.5.3. Енергія магнітного поля струму.
- •Тема 4. Електромагнітні коливання і хвилі
- •4.1. Вільні електромагнітні коливання
- •4.1.1. Коливальний контур. Власні електричні коливання
- •4.1.2. Затухаючі електричні коливання
- •4.2. Вимушені електромагніні коливання.
- •4.2.1. Вимушені електромагніні коливання
- •4.2.2. Автоколивання
- •4.2.3. Енератор незатухаючих коливань
- •4.3. Змінний струм, його характеристики і добування
- •4.3.1. Змінний електричний струм. Добування змінного струму
- •4.3.2. Діючі значення сили змінного струму і напруги
- •4.3.3. Зсув фаз між струмом 1 напругою
- •4.4. Коло змінного струму з опором, індуктивністю і ємністю. Резонанс
- •4.4.1. Коло змінного струму з опором, індуктивністю і ємністю. Резонанс
- •4.4.2. Електричний резонанс
- •4.4.3. Робота і потужність змінного струму
- •4.5. Передача і перетворенняя змінного струму. Трансформатор. Електричні станції
- •4.5.1. Передача змінного струму
- •4.5.2. Перетворення змінного струму. Трансформатор
- •4.5.3. Електричні станції
- •4.6. Електромагнітні хвилі (частина 1)
- •4.6.1. Досліди г. Герца
- •4.6.2. Винайдення радіо
- •4.6.3. Принципи радіозвязку
- •4.7. Електромагнітні хвилі (частина 2)
- •4.7.1. Інфрачервоне та ультрафіолетове випромінювання
- •4.7.2. Рентгенівське випромінювання
- •4.7.3. Шкала електромагнітних хвиль
- •Про автора
- •18000, М. Черкаси, вул. Смілянська, 2
3.2.2. Рух електрона в однорідному магнітному полі
Нехай електрон влітає з швидкістю в однорідне магнітне поле, індукція якого Характер траєкторії руху електрона залежить від кута .
1. Якщо = 0, то = 0 і = 0. Електрон рухається за інерцією рівномірно і прямолінійно в напрямі якоїсь лінії магнітної індукції.
2. Якщо (поперечне магнітне поле), на електрон діє сила Лоренца:
. (3.12)
Оскільки , то сила Лоренца виконує роль доцентрової сили і доцентрове прискорення:
, (3.13)
де q і m - заряд i маса електрона. З механіки відомо, що:
. (3.14)
З формул (3.13) і (3.14) дістаємо:
. (3.15)
Отже, рух електрона в поперечному однорідному незмінному магнітному полі є коловим рухом у площині, перпендикулярній до вектора . Період обертання електрона не залежить від швидкості (якщо вона мала порівняно з швидкістю світла) і визначається так:
. (3.16)
Рис. 3.4. Розкладання вектора швидкості на дві складові
3. Якщо кут відмінний від 90° (рис. 3.4), то рух електрона в однорідному магнітному полі відбувається по гвинтовій лінії з кроком гвинта:
. (3.17)
Рис. 3.5. Траєкторія руху електрона в магнітному полі при
3.2.3. Еффект холла
Якщо металеву пластину, вздовж якої протікає постійний електричний струм, помістити в перпендикулярне до неї магнітне поле, то між гранями, паралельними напрямку струму і поля, виникає різниця потенціалів (рис. 3.6):
, (3.18)
де b – ширина пластини, j – густина струму, B – магнітна індукція поля, R – стала Холла.
Це явище називають ефектом Холла або гальваномагнітним явищем.
Рис. 3.6. Ефект Холла
Ефект Холла пояснює електронна теорія. При відсутності магнітного поля струм в пластині зумовлений електричним полем (рис. 3.6). Потенціали точки 1 і точки 2 рівні. Носії струму – електрони – мають негативний заряд, тому швидкість їх впорядкованого руху направлена протилежно вектору густини струму .
При ввімкнені магнітного поля на кожний електрон буде діяти сила Лоренца:
. (3.19)
В результаті у електронів виникне складова швидкості направлена до верхньої гарні. Біля цієї грані утвориться надлишок електронів, відповідно біля нижньої грані – недостача електронів. Отже виникне поперечне електричне поле , яке з полем утворює результуюче поле . Тепер потенціали точок 1 і 2 різні. Стала Холла:
, (3.20)
де n – концентрація електронів. Вимірявши сталу Холла, можна знайти концентрацію електронів в даному металі.
Ефект Холла можна спостерігати не тільки в металів, а й у напівпровідників, причому за знаком ефекту можна визначити якого типу напівпровідник.
4.3. Магнітні властивості речовин
План лекції
3.3.1. Магнетики і їх намагнічування
3.3.2. Магнітне поле в магнетиках. Діамагнетики і парамагнетики
3.3.3. Феромагнетики та їх властивості. Магнітний гістерезиз
3.3.4. Магнітні матеріали і їх застосування
3.3.1. Магнетики 1 їх намагнічування
Магнітні моменти атомів (молекул) у тілі зорієнтовані безладно, і загальний магнітний момент тіла дорівнює нулю - тіло ненамагнічене. Якщо ж тіло внести в магнітне поле, то виникає часткова або повна орієнтація магнітних моментів атомів (молекул) і результуючий магнітний момент тіла стає відмінним від нуля - тіло намагнічується. При цьому змінюються властивості самого тіла: у ньому наводиться власне магнітне поле.
Усяке макроскопічне тіло прийнято називати магнетиком, оскільки воно здатне намагнічуватися під впливом зовнішнього магнітного поля. Проте різні тіла
намагнічуються по-різному, тому всі магнетики поділяють на три групи: діамагнетики, парамагнетики і феромагнетики.
Для кількісної оцінки ступеня намагнічення магнетика вводиться вектор намагніченості - .
, (3.21)
де - магнітна сприйнятливість магнетика.
Для діамагнетиків - від'ємна величина, для парамагнетиків - додатна, для феромагнетиків є функцією напруженості зовнішнього поля, вона може досягти значень 103 і більше.
З викладеного випливає, що вектор намагніченості може як збігатися з вектором напруженості зовнішнього поля, так і бути протилежно напрямленим до нього (у діамагнетиках).