- •Лекция 1 Магнитное поле Введение
- •Постоянные магниты
- •Магнитное действие тока
- •Индукция магнитного поля
- •Картины силовых линий
- •Домашнее задание
- •Леция 2 Действие магнитного поля на проводник с током
- •Частные случаи:
- •Действие магнитного поля на движущийся заряд
- •Вывод формулы для модуля силы Лоренца
- •Работа силы Лоренца
- •Движение заряженной частицы в магнитном поле
- •Период обращения частицы в магнитном поле
- •Частица влетает в магнитное поле под углом к силовым линиям
- •Частица влетает в магнитное поле параллельно силовым линиям
- •Домашнее задание
- •Лекция 3 Магнитные свойства вещества
- •Домашнее задание:
- •Электромагнетизм Магнитный поток
- •Явление электромагнитной индукции
- •3. Контур выдвигается из поля
- •Домашнее задание
- •Лекция 4 Направление индукционного тока.
- •Закон электромагнитной индукции (закон Фарадея)
- •Эдс индукции движущегося проводника
- •Самоиндукция. Индуктивность
- •Закон Фарадея для самоиндукции
- •Энергия магнитного поля
- •Переменный ток Лекция 5 Введение. Немного математики
- •Производные
- •Вращение рамки в однородном магнитном поле
- •Произвольная начальная фаза – рамка расположена под произвольным углом к силовым линиям.
- •Что такое фаза гармонических колебаний?
- •Элементы цепи переменного тока
- •Резистор в цепи постоянного тока
- •Резистор в цепи переменного тока
- •Мощность на резисторе в цепи переменного тока
- •Лекция 6 Конденсатор в цепи переменного тока
- •Емкостное сопротивление
- •Катушка индуктивности в цепи переменного тока
- •Мощность в цепи переменного тока
- •Лекция 7 Полная цепь переменного тока
- •Свободные и вынужденные колебания
- •Резонанс в электрической цепи
- •Трансформаторы
- •Принцип работы
- •Холостой ход (разомкнутая вторичная обмотка)
- •Нагруженный трансформатор (замкнутая вторичная обмотка)
- •Вопрос 1 Можно ли включать трансформатор в цепь постоянного тока? Почему?
- •Вопрос 2. Сколько может быть у трансформатора первичных обмоток? вторичных?
- •Метод векторных диаграмм. Закон Ома для цепи переменного тока
- •Передача электроэнергии
- •Свободные электромагнитные колебания
- •Превращения энергии в колебательном контуре
- •Лекция 8 электромагнитные волны Идеи теории Максвелла
- •Свойства электромагнитных волн
- •Излучение и прием электромагнитных волн.
- •Принципы радиосвязи
- •Шкала электромагнитных волн
- •Волновая оптика
- •Дифракция света. Дифракционная решетка.
- •Особенность обозначений:
- •Падение смешанного излучения на дифракционную решетку
- •Лекция 9 Геометрическая оптика. Законы геометрической оптики Законы отражения и преломления света. Показатель преломления.
- •Законы преломления света:
- •Полное внутреннее отражение
- •Ход лучей в призме
- •Построение изображения в плоском зеркале
- •Обозначения на схемах:
- •Ход лучей в линзах
- •Построение изображений в линзах
- •Формула линзы
- •Лекция 10 Элементы специальной теории относительности Введение
- •Постулаты сто
- •Относительность промежутков времени:
- •Относительность расстояний
- •Относительность одновременности
- •Принцип соответствия
- •Элементы релятивистской динамики
- •Квантовая физика Квантовая гипотеза Планка:
- •Свойства фотонов:
- •Фотоэффект
- •Законы Столетова для фотоэффекта
- •Спектр атома водорода
- •Излучение Солнца
- •Строение атома
- •Опыты Резерфорда
- •Неустойчивость атома Резерфорда
- •Постулаты Бора
- •Объяснение закономерностей линейчатых спектров
- •Объяснение спектра атома водорода
- •Лекция 12 Физика атомного ядра Элементарные частицы
- •Специальные единицы в ядерной физике
- •Методы наблюдения и регистрации элементарных частиц (домашнее задание: темы для докладов))
- •Протонно-нейтронная модель атомного ядра
- •Изотопы
- •Ядерные силы
- •Дефект масс атомного ядра
- •Энергия связи атомного ядра
- •Устойчивые и неустойчивые ядра
- •Удельная энергия связи
- •Радиоактивность
- •Закон радиоактивного распада
- •Деление атомных ядер
- •Сравнение энергетического выхода реакций горения органического топлива и реакций ядерного деления
- •Ядерные реакции
- •Реакции ядерного синтеза
- •Цепная реакция. Критическая масса
- •Ядерные реакторы
Холостой ход (разомкнутая вторичная обмотка)
В первичной обмотке течет очень маленький ток, который называется током холостого хода. Во вторичной обмотке ток не течет, потому что она разомкнута.
Можно считать, что напряжение на каждой обмотке равно ЭДС. Поэтому справедливо соотношение
ei1/ ei2= U1/U2 = n1/n2 = k, где k - коэффициент трансформации.
Трансформатор повышающий, если k<1
Трансформатор понижающий, если k>1
Нагруженный трансформатор (замкнутая вторичная обмотка)
В первичной обмотке нагруженного трансформатора течет ток, существенно превышающий ток холостого хода. Напряжение на каждой из обмоток уже нельзя считать равным соответствующей ЭДС. Однако предполагая, что затраты энергии на тепловыделение в сердечнике малы (КПД трансфоматора около 99 %), можно считать, что энергия потребляемая от первичной обмотки, равна энергии, которую получает потребитель от вторичной обмотки, т.е.
U1*I1 = U2*I2 или U1/U2 = I2/I1.
Таким образом повышающий трансформатор уменьшает силу тока, а понижающий ее увеличивает.
Отношение напряжений на обмотках приблизительно равно коэффициенту трансформации
U1/U2 = I2/I1 =k
Вопрос 1 Можно ли включать трансформатор в цепь постоянного тока? Почему?
Ответ: Нельзя. Первичная обмотка имеет высокое индуктивное сопротивление, но маленькое активное сопротивление R. Поэтому при включении в цепь постоянного тока в ней будет протекать ток КЗ. Изменение магнитного потока вызовет увеличение тока и во вторичной обмотке – обе обмотки могут перегореть.
Вопрос 2. Сколько может быть у трансформатора первичных обмоток? вторичных?
Ответ: Первичная обмотка может быть только одна, потому что она подключается к источнику. Вторичных обмоток в принципе может быть любое количество.
Метод векторных диаграмм. Закон Ома для цепи переменного тока
Метод векторных диаграмм состоит в том, что амплитудные значения напряжения на всех участках цепи представляют как векторы. Фазу колебаний отождествляют с углом поворота вектора относительно горизонтальной оси, которая называется осью токов.
Тогда напряжение на резисторе можно представить как
вектор, параллельный оси токов
Напряжение на конденсаторе – вектор,
повернутый на π/2 по часовой стрелке
относительно оси токов
Напряжение на катушке – вектор,
повернутый на π/2 против часовой стрелки
относительно оси токов
В любой момент времени сумма напряжений на последовательно включенных элементах цепи R, L и C равна мгновенному значению приложенного к цепи напряжения U: U = UR+UL+UC (сумма векторная). Можно показать, что полное сопротивление цепи Z, содержащей индуктивность L и емкость С, равно:
Z = (R2 + (XL - Xc)2)1/2.
Вывод: Связь между амплитудными значениями силы тока и напряжения в последовательной цепи переменного тока можно выразить как
I0 = U0/Z,
где Z - полное сопротивление цепи, равное Z =((R2 +( ω ·L - 1/ ω ·C)2)1/2.
Из векторной диаграммы, приведенной на рисунке, видно, что фаза колебаний полного напряжения в произвольный момент времени t равна (ω·t + ψ) . Поэтому мгновенное значение полного напряжения определяется формулой
U = U0·cos(ω ·t + ψ).
Величина начальной фазы также может быть определена из векторной диаграммы
cosψ =UR0/U0=R/Z
Величину cos(ψ) называют коэффициентом использования мощности (коэффициентом мощности). Для уменьшения тепловых потерь необходимо найти способы уменьшения величины cos(ψ). Одним из способов является включение конденсаторов в цепь, содержащую электродвигатель.
Полное сопротивление Z минимально в случае резонанса, когда реактивное сопротивление цепи равно нулю ω 0 ·L =1/ ω 0 ·C.
Амплитуды напряжений на конденсаторе и катушке одинаковы. Поскольку эти напряжения изменяются в противофазе, полное напряжение равно напряжению на резисторе. Поэтому наблюдаемое явление называется резонансом напряжений