Билет № 15
1. Дайте определение электрического тока, работы и мощности постоянного тока. Дайте характеристику законов Ома для участка цепи и для полной цепи.
Электрическим током называется упорядоченное движение электрических зарядов. За направление электрического тока принято направление движения положительных зарядов. Электрические заряды могут двигаться упорядоченно под действием электрического поля. Поэтому достаточным условием для существования электрического тока является наличие электрического поля и свободных носителей электрического заряда. Отношение заряда Δq, переносимого через поперечное сечение проводника за интервал времени Δt, к этому интервалу времени называется силой тока I:
.
Если сила тока со временем не изменяется, электрический ток называют постоянным током.
Э
лектрическое
сопротивление проводника прямо
пропорционально его длине l и
обратно пропорционально площади S поперечного
сечения:
,где ρ – удельное сопротивление проводника.
Экспериментально установленную зависимость силы тока I от напряжения U и электрического сопротивления R участка цепи называют законом Ома для участка цепи:
Сила тока I прямо пропорциональна напряжению u и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению r участка цепи.
Замкнутая электрическая цепь состоит из двух участков:
внутреннего (источника тока, обладающего внутренним сопротивлением r) и внешнего (нагрузки, обладающей сопротивлением R).
Силы, вызывающие перемещение электрических зарядов внутри источника постоянного тока против направления действия сил электростатического поля, называются сторонними силами. Сторонние силы в гальваническом элементе или аккумуляторе возникают в результате электрохимических процессов, происходящих на границе раздела электрод — электролит. В машине постоянного тока сторонней силой является сила Лоренца.
Отношение
работы
,совершаемой
сторонними силами по перемещению
заряда Δq вдоль цепи, к значению
этого заряда называется электродвижущей
силой источника (ЭДС) : 
где Δq— переносимый заряд. Электродвижущая сила выражается в тех же единицах, что и напряжение или разность потенциалов, т. е. в вольтах.
Закон Ома для полной цепи: cила тока в электрической цепи прямо пропорциональна электродвижущей ε силе источника тока и обратно пропорциональна сумме электрических сопротивлений внешнего и внутреннего участков цепи.
или
.
Билет № 16
1. Магнитное поле: понятие о магнитном поле; магнитная индукция; линии магнитной индукции; движение заряженных частиц в однородном магнитном поле.
В
1820 г. датский физик Эрстед обнаружил,
что магнитная стрелка поворачивается
при пропускании электрического тока
через проводник, находящийся около нее.
В том же году французский физик Ампер
установил, что два проводника, расположенные
параллельно друг другу, испытывают
взаимное притяжение, если ток течет по
ним в одном направлении, и отталкивание,
если токи текут в разных направлениях
Явление взаимодействия токов Ампер
назвал электродинамическим взаимодействием.
Магнитное взаимодействие движущихся
электрических зарядов, согласно
представлениям теории близкодействия,
объясняется следующим образом: всякий
движущийся электрический заряд создает
в окружающем пространстве магнитное
поле. Магнитное
поле
— особый вид материи, который возникает
в пространстве вокруг любого переменного
электрического поля. Магнитное
поле создается движущимися электрическими
зарядами и электрическими токами.
Магнитное поле является силовым полем.
Силовой характеристикой магнитного
поля называют магнитную индукцию (В).
Магнитная индукция —
это векторная физическая величина,
равная максимальной силе, действующей
со стороны магнитного поля на единичный
элемент тока. В = F/I·L. Единичный элемент
тока — это проводник длиной 1 м и силой
тока в нем 1 А. Единицей измерения
магнитной индукции является 1Тесла. 1
Тл = 1 Н/А • м .
Магнитное поле является вихревым полем.
Для графического изображения магнитных
полей вводятся силовые
линии,
или линии индукции, — это такие линии,
в каждой точке которых вектор магнитной
индукции направлен по касательной.
Направление силовых линий находится
по правилу правой руки или по правилу
буравчика. Если буравчик ввинчивать по
направлению тока, то направление вращения
рукоятки совпадет с направлением силовых
линий. Линии магнитной индукции прямого
провода с током представляют собой
концентрические окружности, расположенные
в плоскости, перпендикулярной проводнику
(рис. 29).
На проводник с током, помещенный
в магнитное поле, действует сила Ампера.
Сила, действующая со стороны магнитного
поля на проводник с током, прямо
пропорциональна силе тока I,
длине проводника L
в магнитном поле и перпендикулярной
составляющей вектора магнитной индукции
B.
Это и есть формулировка закона Ампера,
который записывается так: Fa = I·L·В·
sin α. Направление силы Ампера определяют
по правилу левой руки. Если левую руку
расположить так, чтобы четыре пальца
показывали направление тока,
перпендикулярная составляющая вектора
магнитной индукции входила в ладонь,
то отогнутый на 90° большой палец покажет
направление силы Ампера (рис. 30).
Сила Лоренца
- сила, действующая со стороны магнитного поля на движущуюся электрически заряженную частицу.
где q - заряд частицы; V - скорость заряда; B - индукции магнитного поля; α- угол между вектором скорости заряда и вектором магнитной индукции.
Направление силы Лоренца определяется по правилу левой руки.
Если заряженная частица движется параллельно силовым линиям магнитного поля, то Fл = 0 , и заряд в магнитном поле движется равномерно и прямолинейно. Если заряженная частица движется перпендикулярно силовым линиям магнитного поля, то сила Лоренца является центростремительной и создает центростремительное ускорение.
В
этом случае частица движется по
окружности. Радиус окружности:
Билет
№ 17