3) Явление электромагнитной индукции. Магнитный поток. Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца.

Электромагнитная индукция – явление возникновения индукционного тока в контуре.

Индукционный ток – электрический ток в замкнутом контуре, возникающий при изменении магнитного поля.

Контур – катушка, соединенная с гальванометром.

Магнитный поток – физическая величина, равная произведению модуля вектора магнитной индукции на площадь поверхности, которую он пронизывает, и на косинус угла a между векторами магнитной индукции и нормали к этой поверхности. (Измеряется в Веберах).

Ф = BS cos a

Индукционный ток в контуре, замкнутом на гальванометр, возникает при изменении:

• магнитного поля (при приближении магнита и его удалении, замыкания и размыкания цепи);

• площади контура в магнитном поле;

• ориентации контура (его повороте в магнитном поле).

Индукционный ток возникает при изменении магнитного потока через поверхность контура.

Правило Ленца:

Индукционный ток в замкнутом контуре имеет такое направление, что своим магнитным полем он препятствует изменению магнитного потока, вызывающему этот ток.

При изменении магнитного потока в проводнике появляется ЭДС, которую называют электродвижущей силой индукции.

Закон электромагнитной индукции (закон Фарадея):

ЭДС индукции в контуре равна (по модулю) скорости изменения магнитного потока сквозь поверхность, ограниченную этим контуром.

E_i = - ˻Ф/˻t

4) Явление самоиндукции. Индуктивность. Энергия магнитного поля.

Самоиндукция – явление возникновения ЭДС индукции в контуре при изменении в нем силы тока.

Электродвижущая сила самоиндукции – возникающая ЭДС.

ЭДС самоиндукции противодействует изменению силы тока в контуре, то есть замедляет его нарастание и убывание.

Индуктивность – физическая величина, характеризующая свойства контура.

Индуктивность – коэффициент пропорциональности L между силой тока I и магнитным потоком Ф сквозь контур. (Измеряется в Генри).

ЭДС самоиндукции прямо пропорциональна индуктивности контура и скорости изменения силы тока в контуре.

E_s = - L˻I/˻t

Энергия магнитного поля равна половине произведения индуктивности катушки на квадрат силы тока в ней.

W_M = LI²/2

5) Механические колебания. Свободные и вынужденные колебания. Резонанс. Превращение энергии при механических колебаниях.

Движения, обладающие повторяемостью во времени, называют колебательными движениями или колебаниями.

Период колебаний – наименьший промежуток времени, по истечении которого состояние колебательной системы повторяется. (Измеряется в секундах).

Частота колебаний – число колебаний, которые происходят за 1с. ( Измеряется в Герцах).

Гармонические колебания – движения, при которых координата x изменяется по гармоническому закону (косинуса или синуса).

Координату колеблющейся точки называю ее смещением.

Максимальное смещение тела от положения равновесия называют амплитудой колебаний.

x = A sin 2_П t/ T

Осциллограмма – это график зависимости координаты колеблющегося тела от времени.

Фаза колебаний – выражение, стоящее поз знаком синуса в формуле для координаты колеблющейся точки (Измеряется в радианах).

Ф = 2Пt / T

Угловая частота – величина, равная числу колебаний, которые происходят за 2П с.

w = 2Пv

Свободные (собственные) колебания – колебания, происходящие в системе после того, как она выведена из положения равновесия и предоставлена самой себе.

Пример – пружинный маятник.

Период колебаний пружинного маятника:

T = 2П /¯m/k

Период колебаний математического маятника:

T = 2П /¯ l /g

Математический маятник – система, состоящая из материальной точки, подвешенной на нерастяжимой нити, имеющей пренебрежительно малую массу.

Максимальная кинетическая и потенциальная энергии колебаний пружинного маятника:

E_km = E _pm = kA²/2

Преобразования энергии пружинного маятника:

E_p > E_k > E_p > E_k > E_p , то есть за время, равное периоду колебаний, преобразование энергии из одного вида в другой происходит дважды.

Вынужденные колебания – незатухающие колебания системы, которые вызываются действием на нее внешних периодически изменяющихся сил.

Резонанс – явление возрастания амплитуды вынужденных колебаний при приближении частоты вынуждающей силы к собственной частоте колебательной системы.

Затухающие колебания – колебания, возникающие в системе, где есть трение. Амплитуда затухающих колебаний уменьшается.