92. Какие вещества называют диэлектриками?

Диэлектрики - очень хорошие изоляторы, потому что они практически не проводят ток (в них нет свободных зарядов). Например, дистиллированная вода, стекла, пластмассы, бензол, масла, слюда, фарфор и многие другие вещества.

93. Что такое диэлектрическая проницаемость?

Диэлектрическая проницаемость, величина, характеризующая диэлектрические свойства среды — её реакцию на электрическое поле. В соотношении D = eЕ, где Е — напряжённость электрического поля, D — электрическая индукция в среде, Диэлектрическая проницаемость — коэффициент пропорциональности e. В большинстве диэлектриков при не очень сильных полях Диэлектрическая проницаемость не зависит от поля Е. В сильных электрических полях (сравнимых с внутриатомными полями), а в некоторых диэлектриках (например, сегнетоэлектриках) в обычных полях зависимость D от Е — нелинейная.

94. Что называют электрическим током?

Электрический ток — направленное движение электрически заряженных частиц, например, под воздействием электрического поля. Такими частицами могут являться: в проводниках — электроны, в электролитах — ионы (катионы и анионы), в полупроводниках — электроны и так называемые «дырки» («электронно-дырочная проводимость»). 

№95 Вещества, в которых имеется значительное количество свободных носителей зарядов (электронов и ионов), называются ПРОВОДНИКАМИ. Хорошими проводниками являются все металлы, растворы солей, кислоты и щёлочи, влажная почва и пр.

№ 96 Электроны проводимости –свободные электроны не связанные с ядром атома.  электроны твёрдого тела, упорядоченное движение к рых (дрейф) обусловливает электропроводность.

№97 Электо ёмкость (С) показывает какой заряд надо сообщить телу, чтобы его потенциал изменился (на 1 В), зависит от: размеров, окружающей среды(диэлектрической проницаемости среды).

№98 Взаимной электроемкостью двух проводников называют физическую величину, численно равную заряду, который нужно перенести с одного проводника на другой, для того чтобы изменить разность потенциалов между ними на 1 В.

№99 Конденсатором называют устройство, способное накапливать заряд и сохранять его. Конденсатор, в народе именуемый кондером, является средством накопления электроэнергии в электрических цепях. Типичной областью применения являются: сглаживающие фильтры в источниках электропитания; цепи межкаскадовых связей; фильтрация помех. Конденсатор электрический - элемент электрической цепи, предназначенный для использования его электрической емкости.

№100

№101 При соединении двух конденсаторов последовательно будут складываться обратные ёмкости:

При соединении двух конденсаторов параллельно будут складываться их емкости:

№102

№103 Электрический ток- упорядоченное движение заряженных частиц (под действием электрического поля). Постоянный электрический ток может быть создан только в замкнутой цепи, в которой свободные носители заряда циркулируют по замкнутым траекториям.

№104 Для того, чтобы электрический ток существовал нужно поддерживать разность потенциалов на концах проводника (и электрическая цепь должна быть замкнута).

№105 Источники тока – это устройства, создающие и поддерживающие длительное время электрическое поле, бывают химическими (гальванические элементы, аккумуляторы) и механическими (различные двигатели).

№106

 А- работа сторонних сил при перемещении заряда q- величина заряда

Электродвижущая сила источника тока равна отношению работы сторонних сил по замкнутому контуру к величине этого заряда.

№107 Сила тока – заряд проходящий через поперечное сечение проводника в единицу времени.

I -cила тока q -величина заряда(кол-во электричества) t -время прохождения заряда.

№108 Ток, который не изменяется с течением времени, называют постоянным током.

№109

Закон ома для участка цепи:

Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению данного участка цепи.

U- напряжение R- сопротивление

№110 Сопротивление проводника зависит от: материала, плоскости сечения, длинны и от среды в которой он находится.

№111 Мощность тепла, выделяемого в единице объёма среды при протекании электрического тока, пропорциональна произведению плотности электрического тока на величину напряженности электрического поля.

Математически может быть выражен в следующей форме:

где — мощность выделения тепла в единице объёма, — плотность электрического тока, — напряжённость электрического поля, σ — проводимость среды.

№112 Сопротивление двух последовательно соединенных проводников равно сумме сопротивлений этих двух проводников :

Сопротивление двух параллельно соединенных проводников равно сумме обратных сопротивлений (проводимостей) этих проводников:

№113 Сила тока в цепи постоянного тока прямо пропорциональна ЭДС источника тока и обратно пропорциональна полному сопротивлению электрической цепи.

R- cопротивление всех внешних элементов цепи r- внутреннее сопротивление источника напряжения - ЭДС источника напряжения.

№114 Магнитное поле возникает в пространстве окружающем постоянные магниты или возле проводника с током, Природа магнитного поля связана с движением заряда. Движение заряда является причиной возникновения магнитного поля. Магнитное поле описывается силовыми линиями, касательная которой является вектором магнитной индукции (B)

B= F/ I*L Магнитная индукция измеряется в Тл.(Тесла)

№115 Магнитное поле действует только на движущиеся заряженные частицы.

№116 Вектор магнитной индукции- касательная к силовой линии, а силовая линия непрерывна от северного полиса к южному.

№117 Что называют магнитным моментом контура?

Действие магнитного поля на плоский контур с током определяется магнитным моментом контура  , равным произведению силы тока   в контуре на площадь контура   . Единицей магнитного момента является амперметр в квадрате ( ). Чтобы дать представление об этой единице, укажем, что при силе тока 1 А магнитным моментом, равным 1  , обладает круговой контур радиуса 0,564 м ( ) либо квадратный контур со стороной квадрата, равной 1 м. При силе тока 10 А магнитным моментом 1   обладает круговой контур радиуса 0,178 м ( ) и т. д.

Электрон, движущийся с большой скоростью по круговой орбите, эквивалентен круговому току, сила которого равна произведению заряда электрона   на частоту   вращения электрона по орбите:  . Если радиус орбиты равен  , а скорость электрона –  , то   и, следовательно,  . Магнитный момент, соответствующий этому току,

.

Магнитный момент является векторной величиной, направленной по нормали к контуру. Из двух возможных направлений нормали выбирается то, которое связано с направлением тока в контуре правилом правого винта (рис. 211). Вращение винта с правой нарезкой в направлении, совпадающем с направлением тока в контуре, вызывает продольное перемещение винта в направлении  . Выбранная таким образом нормаль называется положительной. Направление вектора   принимается совпадающим с направлением положительной нормали  .

Рис. 211. Вращение головки винта в направлении тока   вызывает перемещение винта в направлении вектора 

Теперь мы можем уточнить определение направления магнитной индукции  . За направление магнитной индукции   принимается направление, в котором устанавливается под действием поля положительная нормаль к контуру с током, т. е. направление, в котором устанавливается вектор  .

Единица магнитной индукции в СИ называется тесла (Тл) в честь сербского ученого Николы Теслы (1856-1943). Один тесла равен магнитной индукции однородного магнитного поля, в котором на плоский контур с током, имеющий магнитный момент один амперметр в квадрате, действует максимальный вращающий момент, равный одному ньютон-метру.

.

Таким образом, максимальный вращающий момент оказывается пропорциональным величине

,                    (118.1)

которая называется магнитным моментом контура с током.

Указанные зависимости позволяют взять в качестве характеристики модуля вектора   значение вращающего момента  , действующего на контур с магнитным моментом  , равным единице. Следовательно, можно написать, что

,                 (118.2)

где   – максимальный вращающий момент, действующий в данном поле на контур с магнитным моментом  . Если поле неоднородно, то для определения числового значения   в некоторой точке нужно поместить в нее контур размеров, малых по сравнению с расстояниями, на которых поле заметно меняется, и определить действующий на него вращающий момент  .

№118 Что называется соленоидом?

СОЛЕНОИД ЭЛЕКТРОМАГНИТ  

Соленоид – это катушка индуктивности  в виде намотанного на цилиндрическую поверхность изолированного проводника, по которому течёт электрический ток. Электрический ток в обмотке создает в окружающем пространстве магнитное поле соленоида.

Соленоид становится магнитом. Железные  опилки   притягиваются  к  концам  катушки   при  прохождении   через  нее  электрического  тока  и   отпадают   при  отключении  тока.

Сила магнитного  поля   катушки  с  током  зависит  от   числа  витков  катушки,   от  силы  тока  в  цепи и от наличия сердечника в катушке.          

Солено́ид — разновидность электромагнитов. Соленоид — это однослойная катушка цилиндрической формы, витки которой намотаны вплотную, а длина значительно больше диаметра. Характеризуется значительным соотношением длины намотки к диаметру оправки, что позволяет создать внутри катушки относительно равномерное магнитное поле.

Соленоид почти всегда снабжается внешним магнитопроводом. Внутренний магнитопровод может быть подвижным или отсутствовать вовсе.

№119 Охарактеризуйте магнитное поле внутри и снаружи соленоида.

Линии магнитной индукции являются замкнутыми, причем внутри соленоида они распалагаются параллельно друг другу. Поле внутри соленоида однородно ( N= - число витков, - длина соленоида, - диаметр проволоки).

Если ток по виткам соленоида идет против часовой стрелки, то вектор магнитной индукции внутри соленоида направлен вверх; если по часовой, то вниз.

Вектор магнитной индукции центральной части соленоида:

- магнитная проницаемость среды

Чем  большее  число  витков  в катушке и чем больше сила тока, тем сильнее магнитное поле. Железный сердечник,  введенный   внутрь  катушки  с  током    усиливает  магнитное  поле катушки Если подвесить соленоид на нити, то он повернется и сориентируется в магнитном поле Земли подобно свободно вращающейся магнитной стрелке.

Конец соленоида, из которого магнитные линии выходят,  становится северным полюсом, а другой конец, в который магнитные линии входят, -  южным полюсом магнита-соленоида.  ___

Графически изображение магнитного поля соленоида похоже на магнитное поле полосового магнита.

Магнитные линии      магнитного  поля  катушки  с  током   замкнутые  кривые   и  направлены снаружи катушки   от  северного  полюса   к  южному  полюсу. ___ Внутри соленоида, длина которого значительно больше диаметра,  магнитные линии магнитного поля параллельны и  направлены  вдоль соленоида.     Здесь магнитное поле  однородно, его напряжённость пропорциональна силе тока и  числу витков.  Внешнее магнитное поле  соленоида неоднородно. ____ Соленоид  с сердечником во внутренней полости представляет собой электромагнит. Электромагнит – это устройство, состоящее  из токопроводящей обмотки и ферромагнитного сердечника, который намагничивается  при прохождении по обмотке электрического тока и притягивающегося якоря.

Обмотка  выполняется из изолированного алюминиевого или медного провода. Существуют также  электромагниты  с обмоткой из сверхпроводящих материалов.  Сердечники изготавливают  из стали или чугуна, или  железоникелевых ( железокобальтовых ) сплавов,  которые  с целью уменьшения вредных вихревых токов   выполняют не цельными, а  из набора листов.

Дуугообразный   электромагнит используется для поднятия тяжестей.  Через  катушку пропускается электрический ток, в результате намагничивается  сердечник и   притягивает  якорь  с  подвешенным  грузом.

Действие  электромагнита  зависит как от  силы магнитного поля, так и от силы и направления электрического тока в обмотке.

Образование магнитного потока в соленоиде

Схема полей в соленоиде при протекании по обмотке переменного тока

№120 Сформулируйте закон Ампера

Закон Ампера - это закон, объясняющий взаимодействие постоянных потоков заряженных частиц. Установлен Андре Мари Ампером в 1820. Из закона Ампера следует, что параллельные проводники с постоянными токами, текущими в одном направлении, притягиваются, а в противоположном — отталкиваются. Законом Ампера называется также закон, определяющий силу, с которой магнитное поле действует на малый отрезок проводника с током.

№122 Что называют силой Лоренца?

Сила Лоренца- сила, действующая на движущуюся заряженную частицу в магнитном поле.

Силы Лоренца и Ампера создаются магнитным полем, но сила Лоренца действует на одону частицу, а сила Ампера на электрический ток, т.е. поток заряженных частиц:

Сила Лоренца представляет собой силу, действующую на заряженную частицу, которая движется в магнитном поле. Поскольку электрический ток это упорядоченное движения заряженных частиц то рассмотрим воздействие электрического поля на проводник с током. Сила Лоренца имеет вид:

   

  Fл = q·V·B·sina

 

 

 

где q- величина заряда движущегося во внешнем магнитном поле       V- Модуль скорости движущегося заряда       B- Модуль вектора индукции внешнего магнитного поля       a- представляет собой угол между вектором скорости заряда и вектором магнитной индукции.

Рисунок 1 — Проводник с током во внешнем электрическом поле

 

  Также важно понимать, что сила Лоренца действует перпендикулярно скорости движения заряда. Следовательно, она не совершает работы по перемещению заряда. Она не изменяет величину скорости и кинетическую энергию заряда. Сила Лоренца всего лишь искривляет траекторию движения заряженной частицы.

 

Рисунок 2 — Траектория движения заряженной частицы

 

  Так как сила Лоренца направлена перпендикулярно векторам магнитной индукции и скорости перемещения то ее направление определяется с помощью правела левой руки. С помощью этого правела, также определяется направления силы Ампера.    Поскольку сила Лоренца находится в зависимости от модулей магнитной индукции и скорости перемещения. А также она перпендикулярна вектору скорости. То эта сила определяет центростремительное ускорение частицы. Которая движется по окружности радиусом r

r=mV/B|q|