- •Электрический заряд и его свойства. Закон сохранения электрического заряда. Электрический заряд и его свойства.
- •2) Электрический заряд дискретен;
- •Закон сохранения электрического заряда.
- •Закон Кулона
- •Электростатическое поле
- •Напряженность поля
- •Графическое изображение электростатических полей
- •Принцип суперпозиции
- •Электрический диполь.
- •Дипольный момент
- •Поведение диполя во внешнем электрическом поле.
- •Поток вектора напряженности. Теорема Остроградского-Гаусса для электростатического поля в вакууме. Поток вектора напряженности.
- •Теорема Остроградского-Гаусса для электростатического поля в вакууме
- •Теорема о циркуляции вектора напряженности электростатического поля.
- •Вещество в электрическом поле.
- •Типы диэлектриков
- •Поляризация диэлектриков.
- •Поляризованность, диэлектрическая восприимчивость вещества, относительная диэлектрическая проницаемость.
- •Вектор электрического смещения
- •Поток вектора электрического смещения
- •Теорема Гаусса для электростатического поля в диэлектрике
- •Сегнетоэлектрики
- •Точка Кюри
- •Электрический гистерезис
- •Пьезоэлектрический эффект.
- •Проводники в электростатическом поле.
- •Типы проводников
- •Напряженность поля внутри проводника и вблизи его поверхности.
- •Электростатическая индукция
- •Энергия заряженного уединенного проводника и заряженного конденсатора
- •Энергия электростатического поля
- •Объемная плотность энергии
- •Постоянный электрический ток.
- •Условия существования тока в проводнике
- •Характеристики тока
- •Сторонние силы
- •Электродвижущая сила
- •Напряжение
- •Разность потенциалов
- •Сопротивление и его зависимость от температуры
- •Сверхпроводимость
- •16. Работа и мощность тока. Закон Джоуля – Ленца в интегральной и дифференциальной форме
- •18. Правила Кирхгофа для разветвленных цепей. Узел. Правила для токов и э.Д.С. При применении правил Кирхгофа.
- •19. Опыт Эрстеда. Магнитное поле и его характеристики. Вектор индукции магнитного поля и его направление
- •20.Закон Био-Савара-Лапласа и его применение к расчету магнитных полей. Принцип суперпозиции
- •21. Закон Ампера. Взаимодействие параллельных токов
- •22. Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца. Движение заряженных частиц в магнитном поле. Ускорители заряженных частиц.
- •23. Эффект Холла.Холловская разность потенциалов.Постоянная Холла
- •24. Закон полного тока для магнитного поля в вакууме. Применение теоремы о циркуляции вектора для расчета магнитных полей: магнитное поле прямого тока и соленоида
- •25. Поток магнитной индукции. Теорема Гаусса для магнитного поля. Потокосцепление.
- •26. Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле.
- •27 .Явление электромагнитной индукции. Опыты Фарадея. Закон Фарадея-Максвелла. Правило Ленца. Природа электромагнитной индукции в движущихся и неподвижных проводниках
- •28. Принцип действия генератора переменного тока. Вращение рамки в магнитном поле. Обратимость процесса превращения механической энергии в электрическую.
- •29. Индуктивность контура. Самоиндукция. Токи при замыкании и размыкании цепи. Время релаксации.
- •30. Взаимная индукция. Трансформаторы: устройство и принцип работы. Типы трансформаторов.
- •31. Энергия магнитного поля, связанная с контуром. Объемная плотность энергии
- •32. Магнитные моменты электронов и атомов
- •33 Намагниченность. Магнитное поле в веществе Связь между намагниченностью и напряженностью магнитного поля. Магнитная восприимчивость. Магнитная проницаемость вещества.
- •34 Закон полного тока для магнитного поля в веществе (теорема о циркуляции вектора ).
- •35 Пара- и диа- магнетики
- •36 Ферромагнетики и их свойства
- •37. Вихревое электрическое поле
- •38. Ток смещения
- •39. Уравнения Максвелла в интегральной форме.
- •1. ; 2.;
- •3. ; 4..
- •40. Уравнения Максвелла в дифференциальной форме
- •41. Уравнение гармонических колебаний
- •Упругие волны
- •42. Затухающие колебания
- •15.2. Вынужденные колебания
- •43 .Колебательный контур. Уравнение колебательного контура
- •44. Свободные затухающие колебания
- •45. Вынужденные электрические колебания
- •46. Электрический резонанс. Резонансные кривые
41. Уравнение гармонических колебаний
Колебаниями называются движения или процессы, характеризующиеся определенной повторяемостью во времени.
Гармонические колебания – простейшие периодические колебания, при которых колеблющаяся величина изменяется по закону синуса или косинуса.
Например: движение точки по окружности радиусас постоянной угловой скоростью(рис. 14.1).
Рис. 14.1
Гармонические колебания величины описываются уравнениями типа
или
, , (3)
где амплитуда колебаний – это максимальная величин смещения колеблющейся точки от положения равновесия; -круговая (циклическая) частота – число колебаний за секунд;-начальная фаза колебаний – определяет смещение колеблющейся величины от положения равновесия в начальный момент времени ;-фаза колебаний – определяет смещение колеблющейся величины от положения равновесия в данный момент времени. (Показывает, какая часть периода прошла от начала колебания); период колебаний – промежуток времени, в течение которого фаза колебания получает приращение , т.е.
,
откуда продолжительность одного полного колебания:
.
частота колебаний (линейная частота) – величина, обратная периоду колебаний, т.е. число полных колебаний, совершаемых в единицу времени
.
Упругие волны
Колебания, возбужденные в какой-либо точке среды (твердой, жидкой или газообразной) распространяются в ней с конечной скоростью, зависящей от свойств среды, передаваясь от одной точки среды к другой.
Среда рассматривается как сплошная, т.е. среда, непрерывно распределенная в пространстве и обладающая упругими свойствами.
Процесс распространения колебаний в сплошной среде называется волной. При распространении волны частицы среды колеблются около своих равновесных положений.
Основное свойство всех волн независимо от их природы – перенос энергии без переноса вещества. Вместе с волной от частицы к частице передается состояние колебательного движения и его энергия.
По физической природе волны бывают упругие (или механические), волны на поверхности жидкости, электромагнитные.
Упругие волны по ориентации возмущений относительно направления распространения волны бывают продольные и поперечные.
По форме волновых поверхностей волны бывают плоскими и сферическими.
Продольные волны – волны, в которых частицы среды колеблются в направлении распространения волны.
Продольные волны могут распространятся в среде, где возникают упругие силы при деформациях сжатия и растяжения, т.е. в твердых телах, жидкостях и газах.
Поперечные волны – волны, в которых частицы колеблются в направлениях, перпендикулярных направлению распространения волны. Поперечные волны могут распространятся в среде, где возникают упругие силы при деформациях сдвига, т.е. в твердых телах.
Таким образом, в жидкостях и газах возникают только продольные волны, в твердых телах – как продольные, так и поперечные.
Упругая волна называется гармонической, если соответствующие ей колебания частиц являются гармоническими.
График гармонической волны, распространяющейся со скоростью вдоль осиизображен на рис. 14.3.
Рис. 14.3
Это зависимость между смещением частиц среды, участвующих в волновом процессе, и расстояниемэтих частиц от источника колебанийдля какого-то фиксированного момента времени.
Рисунок задает мгновенную картину распределения возмущения вдоль направления распространения волны.
Отличие графиков гармонических волн и колебаний. Эти графики различны по существу: график волны определяет зависимость смещения всех частиц среды от расстояния до источника колебаний в данный момент времени; график колебания – зависимость смещения данной частицы от времени.
Длина волны – расстояние между ближайшими частицами, колеблющимися в одинаковой фазе.
Длина волны равна расстоянию, на которое распространяется определенная фаза колебания за период
,
.
Волна, распространяясь от источника колебаний, охватывает новые области пространства.
Волновым фронтом называется геометрическое место точек, до которых доходят колебания к моменту времени .
Волновой поверхностью называют геометрическое место точек, колеблющихся в одинаковой фазе.
Волновых поверхностей можно провести множество, а волновой фронт в любой момент времени – один.
Волновой фронт также является волной поверхностью.
Волновые поверхности могут быть плоскими или сферическими. Соответственно волны бывают плоскими или сферическими.
Луч – прямая, волновой поверхности и совпадающая с направлением переноса энергии волной.
Плоские волны – волны, для которых волновые поверхности – совокупность параллельных плоскостей, перпендикулярных направлению распространения волны.
Сферические волны – волны, для которых волновые поверхности – совокупность концентрических сфер.