- •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
Передача электроэнергии
Передача электрической энергии от электростанций до больших городов или промышленных центров на расстояния тысяч километров является сложной научно-технической проблемой. Потери энергии (мощности) на нагревание проводов можно рассчитать по формуле
Для уменьшения потерь на нагревания проводов необходимо увеличить напряжение. Обычно линии электропередачи строятся в расчете на напряжение 400–500 кВ, при этом в линиях используется переменный ток частотой 50 Гц. На рисунке представлена схема линии передачи электроэнергии от электростанции до потребителя. Схема дает представление об использовании трансформаторов при передаче электроэнергии
Свободные электромагнитные колебания
В электрических цепях, так же как и в механических системах, таких как груз на пружине или маятник, могут возникать свободные колебания. Простейшей электрической системой, способной совершать свободные колебания, является последовательный RLC-контур.
Электрическим идеальным колебательным контуром называется система, состоящая из конденсатора и катушки, соединенных между собой и замкнутых в электрическую цепь. Реально в колебательном контуре всегда действует и активное сопротивление.
идеальный
колебательный контур
реальный
колебательный контур
Мы будем рассматривать процессы в идеальном контуре. В таком контуре нет потерь электромагнитной энергии на Джоулево тепло. Электрическое поле сосредоточено внутри конденсатора , энергия электрического поля Wэл=q2/2C. Магнитное поля сосредоточено внутри катушки. Энергия магнитного поля равна Wм=LI2/2.
Зарядим конденсатор. Для этого в схеме, показанной на рисунке, поставим переключатель в положение 1.
Конденсатор зарядится до напряжения U0, равного ЭДС источника тока.
После этого отключим источник тока и замкнем ключ в положение 2.
Если бы в цепи не было катушки индуктивности, конденсатор быстро разрядился бы, и система пришла в состояние равновесия. Но ЭДС самоиндукции в катушке препятствует мгновенному изменению силы тока. Конденсатор начинает медленно разряжаться через катушку индуктивности.
|
время |
состояние |
процесс |
|
0 |
Заряд на конденсаторе +q0 Напряжение U= +U0=+С q0. Сила тока I=0 Энергия электрического поля максимальна Wэл0=q02/2C. Энергия магнитного поля равна нулю |
ЭДС самоиндукции препятствует мгновенному нарастанию силы тока |
Т/4 |
Заряд на конденсаторе 0 Напряжение U= 0 Сила тока I=I0 Энергия электрического поля Wэл=0. Энергия магнитного поля максимальна Wм0=LI02/2 |
Конденсатор полностью разряжен, но действие ЭДС самосамоиндукции препятствует мгновенному уменьшению силы тока до нуля |
|
Т/2 |
Заряд на конденсаторе -q0 Напряжение U= -U0=-Сq0. Сила тока I=0 Энергия электрического поля максимальна Wэл0=q02/2C. Энергия магнитного поля равна нулю |
Конденсатор перезарядился, то есть его обкладки приобрели знак, противоположный первоначальному. После этого вновь начнется процесс разрядки конденсатора через катушку |
|
3Т/4. |
Заряд на конденсаторе 0 Напряжение U= 0 Сила тока I=-I0 Энергия электрического поля Wэл=0, Энергия магнитного поля максимальна Wм0=LI02/2. |
Конденсатор полностью разряжен, но действие ЭДС самосамоиндукции препятствует мгновенному уменьшению ислы тока до нуля. |
|
Т |
Заряд на конденсаторе +q0 Напряжение U= +U0=+С q0. Сила тока I=0 Энергия электрического поля максимальна Wэл0=q02/2C. Энергия магнитного поля равна нулю. |
Система вернулась в исходное состояние. |
Свободными электромагнитными колебаниями называются периодически повторяющиеся изменения силы тока в катушке и напряжения (заряда) на обкладках конденсатора без потребления энергии от внешних источников .
В идеальном контуре свободные электромагнитные колебания происходят по гармоническому закону q(t) = q0cos(ωt + φ0).
Собственной частотой свободных колебаний ω0 называется частота установившихся свободных колебаний
Собственная частота контура определяется его внутренними параметрами – электроемкостью конденсатора и индуктивностью катушки