3. Магнитное поле катушки с током(соленоида).

Правило правой руки: правой рукой обхватывают соленоид, направив четыре пальца по току, отставленный на 90⁰ большой палец покажет направление магнитных линий.

Сила Ампера

Сила Ампера – это сила, действующая на проводник с током в магнитном поле.

Направление силы Ампера определяется по правилу левой руки: магнитные линии должны входить в ладонь, четыре пальца показывать направление тока в проводнике, тогда большой палец, отставленный на 90⁰ , покажет направление силы Ампера.

F_А = ВI Sin - модуль силы Ампера. Где: В – модуль вектора магнитной индукции, I – сила тока в проводнике, - активная длина проводника, т. е. длина той части проводника, которая оказалась в магнитном поле, α - угол между направлением вектора магнитной индукции и направлением силы тока в проводнике.

Сила Лоренца.

Сила Лоренца – это сила, действующая на электрический заряд, движущийся в магнитном

поле. F_л = |q|vB sinα – сила Лоренца, где v – скорость движения частицы, q – величина заряда

частицы, α – угол между вектором скорости и вектором магнитной индукции.

Для определения направления силы Лоренца используют правило левой руки:

перпендикулярная к вектору скорости составляющая вектора магнитной индукции должна входить в ладонь, четыре пальца должны показывать направление вектора скорости движения положительно заряженной частицы ( против скорости движения отрицательно заряженной частицы), тогда большой палец, отставленный на 90⁰ покажет направление силы Лоренца.

ЭМИ - электромагнитная индукция.

Пусть замкнутый проводящий контур площадью S находится в магнитном поле индукцией В.

n – нормаль к площади, ограниченной контуром. Ф = В S Cos α – магнитный поток (поток магнитной индукции) через площадь, ограниченную замкнутым контуром .

[Ф]_си = Тл ∙м² = Вб (Вебер)

Экспериментально установили, что при любых изменениях магнитного потока, через площадь, ограниченную проводящим замкнутым контуром, в контуре возникает электрический ток. Это явление было названо электромагнитной индукцией (ЭМИ).

Ток, возникающий вследствие ЭМИ, называют индукционным током - I_i.

Т. к. в контуре возникает ток, то следовательно в контуре какие-то сторонние силы совершают работу по перемещению электрических зарядов, т. е. в контуре возникает ЭДС, которую называют ЭДС индукции – Е_i.

Е_i = - N∆Ф/∆t. – основной закон ЭМИ, где ∆Ф/∆t – скорость изменения магнитного потока [∆Ф/∆t]_си = Вб/с N – число витков в контуре.

e_i = - N Ф^/ - мгновенное значение ЭДС индукции, где Ф^/ - первая производная магнитного потока по времени.

Зная ЭДС индукции и сопротивление замкнутого контура R можно найти индукционный ток по закону Ома для полной цепи: Ii = Ei/ R

Е_i = vBLSin α – ЭДС индукции в движущихся проводниках.

Направление индукционного тока в этом случае лучше определять с помощью правила правой руки: магнитные линии должны входить в ладонь, большой палец, отставленный на 90 градусов должен показывать направление движения проводника в магнитном поле, тогда четыре пальца покажут направление индукционного тока.

Самоиндукция. Энергия магнитного поля.

Ф = LI – магнитный поток, через площадь ограниченную контуром (проводником), при прохождении по нему тока I. [L]_си = [Ф]_си/[I]_си = Вб/А = Гн (Генри)

∆Ф =L ∆I – изменение магнитного потока, через площадь ограниченную контуром, при изменении тока в этом контуре.

Явление возникновения ЭДС индукции в контуре при прохождения по нему переменного электрического тока, называют самоиндукцией.

ЭДС индукции в этом случае называют ЭДС самоиндукции Е_SI.

E_si = - L∆I/∆t – ЭДС самоиндукции, где ∆I/∆t – скорость изменения тока в проводнике.

е_si = -LI^\ - мгновенное значение ЭДС самоиндукции.

Энергия магнитного поля.

Около проводника с током возникает магнитное поле, которое в свою очередь может совершить работу, например перемещая проводник с током. Следовательно, магнитное поле обладает энергией. Эту энергию находят по формуле: W = LI²/2

Переменный электрический ток.

Будем вращать рамку из проводника в однородном магнитном поле с угловой скоростью ω.

ω

Ф = BSCos ωt – магнитный поток в данный момент времени, где BS = Ф_m – максимальный магнитный момент (амплитуда магнитного потока), ωt = φ – фаза магнитного потока.

Т. к. магнитный поток изменяется, то в рамке возникнет индукционный ток.

i = I_m Sin (ωt + φ_с) – сила тока в данный момент времени ( мгновенная сила тока), где I_m – максимальное значение тока( амплитуда тока). φ = ωt + φ₀ – фаза тока, φ_с – сдвиг фаз между изменениями силы тока и напряжения..

е_i = - N Ф^/ = NBSω Sin ωt – мгновенное значение ЭДС индукции.

NBSω = Е_m – максимальное значение ЭДС индукции (амплитуда ЭДС)

I = I_m/√2 – действующее значение силы тока.

U = U_m/√2 – действующее значение напряжения..

Активным сопротивлением R называют сопротивление электрической цепи, на котором в цепи переменного тока выделяется тепловая мощность. Активное сопротивление участка

I = U/R – закон Ома для действующих значений для активного сопротивления.

Колебательный контур.

q_m

q = q_m Cos ω₀ t – мгновенный заряд.

i = q^| = - q_m ω₀ Sin ω₀ t = - I_mSin ω₀ t = I_m Сos (ω₀ t + π/2) – мгновенная сила тока.

Сила тока опережает напряжение на конденсаторе на π/2,т. е. когда заряд на конденсаторе максимален, сила тока в катушке равна нулю и наоборот.

В идеальном контуре полная энергия не меняется с течением времени, т. е . выпоняется закон сохранения энергии в следующем виде: W = W_L + W_C = W_{c m} = W_{L m} = LI_m ²/2 = =q_m²/2C = CU_m ²/2 – энергия контура . Частота изменения W_L и W_C в 2 раза больше, чем частота изменения заряда и тока.

ЭМВ – электромагнитные волны.

ЭМВ – это распространяющееся в пространстве переменное электромагнитное поле.

Для создания мощной ЭМВ надо заставить заряд колебаться с большой частотой.

v = λ/T = λν – скорость ЭМВ. λ – длина волны

При переходе из одной среды в другую изменяется длина волны, скорость волны, но частота остается постоянной.

Геометрическая оптика.

Свет – это электромагнитные волны с длиной волны от 380 нм до 760 нм.

с = v_{вакууме} ≈ v_{воздухе} ≈ 3∙10⁸ м/с

Отражение света.

АВ – падающий луч. ОВ – перпендикуляр, восстановленный в точку падения луча. ВС – отраженный луч.

α – угол падения – угол между падающим лучом и перпендикуляром, восстановленным в точку падения луча.

β – угол падения – угол между отраженным лучом и перпендикуляром, восстановленным в точку падения луча.

Закон отражения света: угол падении равен углу отражения.

Плоское зеркало – это плоская зеркально отражающая поверхность. Основные свойства изображения в плоском зеркале.

1. Оно мнимое

2. Размеры изображения равны размерам самого предмета.

3. Расстояние от предмета до зеркала равно расстоянию от зеркала до изображения.