- •Тема 2.
- •Тема 3.
- •Тема 5.
- •Тема 6.
- •Тема 7.
- •Тема 8.
- •Тема 10.
- •Тема 11.
- •Тема11. Электромагнитная индукция.
- •1.Закон Фарадея для электромагнитной индукции.Правило Ленца.Получите закон Фарадея на основе закона сохранения энергии.
- •2.Получите выражение для эдс индукции, возникающей в проводнике, движущемся в магнитном поле.
- •3.Самоиндукция.Эдс самоиндукции.Индуктивнось проводника.
- •4.Получите выражение для индуктивности длинного соленоида.
- •Тема 12.
- •12. Магнитная энергия
- •Тема 13.
- •13. Магнитное поле в веществе.
- •Тема 14.
- •Тема 15.
- •15.1Свободные колебания. Дифференциальное уравнение свободных гармонических колебаний и его решение. Амплитуда, период, круговая частота, фаза колебаний. Скорость и ускорение при колебаниях.
- •Тема 16.
- •Тема 17.
- •Тема 17. Вопрос2. Стоячие волны. Получить выражение для смещения, нарисовать график. Укажите на графике узлы и пучности, дайте пояснение.
- •Тема 18.
- •Тема 18.Электромагнитные волны.
- •18.2. Плоская монохроматическая бегущая волна как следствие ур-ия Максвелла: напишите выр-ия, сделайте рисунок.
- •18.3. Энергия электромагнитной волны. Вектор Пойнтинга и ср. Значение его модуля. Интенсивность волны.
- •Тема 19.
Тема 5.
1)
Электроемкость уединенного проводника. Сообщенный уединенному проводнику заряд распределяется по его поверхности так, чтобы напряженность поля внутри проводника была равна нулю (такое распределение единственное). => потенциал уединенного проводника пропорционален находящемуся на нем заряду: . - электроемкость, численно равная заряду, сообщение которого проводнику повышает его потенциала единицу.
Электроемкость конденсатора. , U – напряжение между обкладками.
От чего зависит электроемкость? Величина емкости конденсатора определяется геометрией конденсатора и диэлектрическими свойствами среды, заполняющей пространство между обкладками. ??Емкость проводника??
Получите выражение для электроемкости сферы радиуса R.
Получаем, , где ε – проницаемость однородного безграничного диэлектрика.
2)
Электроемкость конденсатора – величина, пропорциональная заряду q и обратно пропорциональная разности потенциалов между обкладками (напряжением между обкладками): .
Емкость плоского конденсатора.
Пусть - диэлектрическая проницаемость среды, заполняющей пространство между обкладками, площадь обкладки S, а заряд на ней q, тогда напряженность между обкладками .
Разность потенциалов между обкладками: , где d – расстояние между обкладками.
Получаем, .
3)
Электроемкость конденсатора – величина, пропорциональная заряду q и обратно пропорциональная разности потенциалов между обкладками (напряжением между обкладками): .
Емкость цилиндрического конденсатора.
Пусть - диэлектрическая проницаемость среды, заполняющей пространство между обкладками, l – длина конденсатора, R1 и R2 – радиусы внутренней и внешней обкладок, а заряд на обкладке q, тогда напряженность между обкладками .
Разность потенциалов между обкладками: .
Получаем, .
4)
Электроемкость конденсатора – величина, пропорциональная заряду q и обратно пропорциональная разности потенциалов между обкладками (напряжением между обкладками): .
Емкость сферического конденсатора.
Пусть - диэлектрическая проницаемость среды, заполняющей пространство между обкладками, R1 и R2 – радиусы внутренней и внешней обкладок, а заряд на обкладке q, тогда напряженность между обкладками
Разность потенциалов между обкладками: .
Получаем, .
5)
Электроемкость при последовательном соединении конденсаторов.
Таким образом,
Электроемкость при параллельном соединении конденсаторов.
Таким образом,
Тема 6.
1)
Диполь – система 2 одинаковых по величине разноименных точечных зарядов +q и –q, расстояние l между которыми << расстояния до тех точек, в которых определяется поле системы.
Магнитный момент диполя: направлен по оси диполя от «-» заряда к «+».
Нарисуйте с помощью силовых линий и эквипотенциальных поверхностей поле диполя.
a) Эквипотенциальные поверхности
b) Силовые линии
Напряженность и потенциал поля диполя.
=
если считать что r>>l, то
=> при h>>l
Потенциал в точке 1
Потенциал в точке 2 =
2)
Поведение диполя во внешнем однородном поле
=> (Должен сориентироваться по направлению поля)
Поведение диполя во внешнем неоднородном поле
Если угол между дипольным моментом и напряженностью поля <90, то диполь втягивается в область более сильного поля, если >90, то диполь выталкивается из этой области.
3)
Работа, совершаемая при повороте диполя во внешнем электрическом поле.
- вращающий момент, - угол между напряженностью и дипольным моментом.
Энергия диполя во внешнем поле. Источник потенциальной энергии – работа, которая была затрачена, чтобы поместить диполь в данную точку.
5)
Диэлектрик – вещество, не способное проводить электрический ток. Обычно в отсутствии внешнего поля дипольные моменты молекул либо =0 (неполярные молекулы), либо распределены по направлениям в пространстве хаотическим образом (полярные молекулы). В обоих случаях суммарный дипольный момент =0.
Поляризация диэлектриков – процесс, возникающий в диэлектрике при его помещении в электрическое поле (под действием внешнего поля результирующий дипольный момент становится отличным от 0).
Деформационная – поляризация в неполярных диэлектриках( при внесении в электрическое поле у них появляется дипольный момент)
Ориентационная – поляризация в полярных диэлектриках(дипольные моменты под действием электрического поля ориентируются вдоль линий напряженности поля).
Ионная – Существует еще один тип поляризации диэлектриков – ионная поляризация. Например, кристалл NaCl представляет собой вдвинутые друг в друга решетки из положительных и отрицательных ионов. Под воздействием внешнего электрического поля происходит смещение одной кристаллической решетки относительно другой.
, где β – поляризуемость молекулы.
Поляризуемость молекул полярного диэлектрика.
Действие внешнего поля на полярную молекулу сводится в основном к стремлению повернуть молекулу так, чтобы ее дипольный момент установился по направлению поля. На величину дипольного момента внешнее поле практически не влияет. => полярная молекула ведет себя во внешнем поле как жесткий диполь.
Поляризуемость молекул неполярного диэлектрика. Процесс поляризации протекает так, как если бы «+» и «-» заряды молекулы были связаны друг с другом упругими силами. => неполярная молекула ведет себя во внешнем поле как упругий диполь.
6)
Вектор поляризации – дипольный момент единицы его объема. , где χ - диэлектрическая восприимчивость.
Вектор электрического смещения: , где ε - диэлектрическая проницаемость среды.
Зависимость от температуры диэлектрических проницаемости и восприимчивости: ,
Теорема Гаусса для диэлектриков. Поток электрического смещения через замкнутую поверхность = алгебраической сумме заключенных внутри этой поверхности сторонних зарядов. или .