18. Явление электромагнитной индукции

Явлением электромагнитной индукции называются три, вообще говоря, различных явления:

1) Возникновение электрического тока в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного поля, пронизывающего контур. Этот ток получил название индукционного. Индукция магнитного поля может меняться как по величине, так и по направлению.

2) Возникновение индукционного тока в замкнутом проводящем контуре при его движении в постоянном магнитном поле. Движение контура может быть поступательным, вращательным, а также означать его деформацию.

3) Разделение зарядов в незамкнутом отрезке проводника при его движении в постоянном магнитном поле. При этом в проводнике возникает электрическое поле, создаваемое разделенными зарядами. Обнаружить это явление можно, измеряя разность потенциалов (напряжение) между концами проводника.

Общими чертами всех трех явлений являются возникновение сторонних сил в проводниках.

Различающимися чертами является природа сторонних сил. Во втором и третьем явлениях сторонние силы – силы Лоренца. В первом явлении изменяющееся магнитное поле создает в окружающем пространстве особый вид электрического поля – вихревое электрическое поле. Оно по некоторым свойствам похоже на электростатическое (характеризуется напряженностью электрического поля, действует как на неподвижные, так и на движущиеся заряды), а по некоторым – напоминает магнитное (силовые линии замкнуты). В данном случае сторонние силы – силы, действующие со стороны вихревого электрического поля на заряженные частицы в проводниках (носители тока).

Правило Ленца. Возникающий в замкнутом контуре индукционный ток противодействует тому изменению магнитного потока, которым вызван данный ток.

Явление самоиндукции – возникновение ЭДС индукции в электрической цепи в результате изменения силы тока в ней. Частный случай явления электромагнитной индукции, в котором изменяется магнитное поле, созданное электрическим током в самом контуре (цепи).

Работа сил Ампера при перемещении контура с током в магнитном поле . Закон электромагнитной индукции. Закон электромагнитной индукции (для многих витков). Индуктивность катушки (определение). Индукция магнитного поля внутри длинного соленоида. Индуктивность длинного соленоида. Закон самоиндукции. Сила тока при замыкании цепи с катушкой. Сила тока при переключении с источника на резистор. Связи магнитных потоков с силами тока при взаимной индукции. Принцип взаимности. Магнитная энергия электрического тока в катушке. Объемная плотность энергии магнитного поля. Ур-я Максвелла в интегральной форме;;;. Ур-я Максвелла в дифференциальной форме;;;. Материальные ур-я;;.

Электромагнитная индукция при движении отрезка проводника	Сила тока при замыкании цепи	Сила тока при переключении цепи с источника на резистор

19. Гармонические колебания

Колебания – процессы в той или иной мере повторяющиеся с течением времени.

Колебательная система – совокупность объектов (тел), с которыми происходят колебания.

Положение равновесия – состояние колебательной системы, в котором она может находиться сколь угодно долго без внешних воздействий.

Число степеней свободы – число независимых функций времени, с помощью которых можно однозначно определить изменение состояния колебательной системы.

Смещение – физическая величина, характеризующая отклонение (отличие) колебательной системы от положения равновесия.

Свободные колебания – колебания, происходящие без переменного внешнего воздействия в результате начального отклонения системы от положения равновесия.

Периодические колебания – колебания, при которых значения всех физических ведичин, характеризующих колебательную систему, повторяются через равные промежутки времени. Колебания, для которых смещение является периодической функцией времени.

Полное колебание – процесс, при котором система переходит из какого-нибудь состояния через другие состояния и возвращается в исходное состояние.

Период колебаний – наименьший промежуток времени, через который полностью повторяется состояние колебательной системы. Отношение времени колебаний к соответствующему числу полных колебаний.

Частота колебаний – отношение числа полных колебаний к соответствующему промежутку времени. Число полных колебаний, совершаемых за единицу времени.

Гармонические колебания – колебания, для которых смещение зависит от времени по закону синуса или косинуса.

Амплитуда – максимальное значение смещения.

Пружинный маятник – груз, соединенный с абсолютно упругой пружиной и совершающий колебания под действием упругой силы.

Физический маятник – твердое тело, закрепленное на неподвижной горизонтальной оси, не проходящей через центр масс.

Математический маятник – материальная точка, подвешенная на невесомой нерастяжимой нити.

Приведенная длина физического маятника – длина математического маятника, частота колебаний которого равна частоте колебаний рассматриваемого физического маятника.

1. Связь между периодом и частотой колебаний . 2. Уравнение гармонических колебаний s = Acos(₀t + ₀). 3. Амплитуда первой производной от смещения A' = ₀A. 4. Амплитуда второй производной от смещения . 5. Начальная фаза первой производной от смещения. 6. Начальная фаза второй производной от смещения₀ + . 7. Дифференциальное уравнение гармонических колебаний . 8. Период колебаний пружинного маятника. 9. Зависимость квазиупругой силы от смещения F_s = –ks. 10. Период колебаний физического маятника . 11. Период колебаний математического маятника. 12. Зависимость потенциальной энергии механических колебаний от времени. 13. Зависимость кинетической энергии механических колебаний от времени.

Гармонические колебания Математический маятник Пружинный маятник

Метод векторных диаграмм