- •Список питань до модуля по курсу «фізичні основи інформаційних систем»
- •1) Електричний заряд. Електричне поле. Закон Кулона. Напруженість та індукція електричного поля. Принцип суперпозиції електричних полів
- •2) Потік вектора напруженості та індукції електричного поля. Теорема Остроградського-Гауса
- •3)Розрахунок електричних полів за допомогою теореми Остроградського-Гауса
- •5) Електричне поле нескінченої рівномірно зарядженої прямої.
- •6) Електричне поле нескінченної рівномірно зарядженої площини.
- •7)Робота сил електричного поля. Теорема про циркуляцію вектора напруженості електричного поля. Потенціал
- •8) Розрахунок потенціалу електричного поля деяких заряджених тіл
- •9). Потенціал поля нескінченної рівномірно зарядженої прямої
- •10). Потенціал поля нескінченої рівномірно зарядженої площини
- •11)Провідники в електричному полі. Електроємність відокремленого провідника
- •12) Конденсатори. Електроємність конденсатора. З’єднання конденсаторів
- •14)Електричний струм. Закон Ома для ділянки кола. Закон Ома в диференціальній формі
- •15)Робота і потужність струму. Закон Джоуля-Ленца
- •16) Магнітне поле і його характеристики. Дія магнітного поля на контур зі струмом. Принцип суперпозиції. Класифікація магнетиків
- •17)Закон Біо-Савара-Лапласа. Магнітне поле прямолінійного та колового струмів
- •18)Циркуляція вектора напруженості магнітного поля. Вихровий характер магнітного поля. Поле довгого соленоїда
- •19)Дія магнітного поля на струм; сила Ампера
- •20) Магнітний потік. Теорема Гауса для магнітного поля
- •21)Явище електромагнітної індукції. Закон Фарадея. Правило Ленца
- •22)Магнітне поле в речовині
- •23. Фізичні основи принципу запису на магнітний носій та читання з нього.
- •24. Пам’ять на магнітній стрічці (стрімер). Пам’ять на магнітній дротині.
- •25. Технологія запису даних на магнітну стрічку.
- •26. Способи запису даних на магнітну стрічку.
- •28) Приклад логічної схеми на феритових кільцях.
- •29) Сучасний жорсткий диск складається з наступних основних частин:
- •30) Підвищення щільності запису магнітних дисків за допомогою технології afc (antiferromagnetically coupled)
- •31. Накопичувач на змінних жорстких дисках (hdd Rack).
- •33.Види головок запису/читання. Індукційні та Феритові головки
- •34.Види головок запису/читання. Головки з металом в зазорі ,тонкоплівкові (tf);
- •36.Види головок запису/читання. Головки гіганські магніторезистивні;
- •38) Технології магнітного запису інформації
- •38А) Технології магнітного запису інформації Система паралельного (горизонтального) зберігання даних.
- •38Б) Технології магнітного запису інформації Система перпендикулярного (вертикального) зберігання даних.
- •38В) Технології магнітного запису інформації Система магнітного теплового зберігання даних.
- •38Г) Технології магнітного запису інформації Система структурованого (паттернованого) зберігання даних.
15)Робота і потужність струму. Закон Джоуля-Ленца
Розглянемо ділянку кола опором R до якої прикладена напруга U і по якій тече струм силою І. Із означення електричної напруги (3.160) визначимо елементарну роботу по переміщенню по колу елементарного заряду dq
. (3.211)
Із означення сили струму (3.156) визначимо елементарний заряд
. (3.212)
Підставимо вираз (3.212) у формулу (3.211)
. (3.213)
Проінтегруємо вираз (3.203) і отримаємо формулу роботи електричного струму
. (3.214)
У випадку постійного струму, коли , , робота електричного струму визначається за формулою
. (3.215)
Потужність рівна роботі виконаній за одиницю часу
. (3.216)
Підставимо (3.213) у формулу (3.216). Отримаємо формулу потужності струму
. (3.217)
Якщо електричний струм не виконує роботу проти зовнішніх сил і не змінюється внутрішня енергія провідника то, як випливає з першого закону термодинаміки, робота струму рівна кількості теплоти, яка виділяється в провіднику
. (3.218)
З закону Ома для ділянки кола випливає
. (3.219)
Підставимо (3.219) у формулу (3.218)
. (3.220)
У випадку постійного струму формула (3.220) набере вигляду
. (3.221)
Формули (3.220) і (3.221) – це закон Джоуля-Ленца в інтегральній формі: кількість теплоти, яка виділяється в провіднику при проходженні електричного струму, прямо пропорційна квадрату сили струму, опору провідника і часу проходження струму (3.226)
Формула (3.226) – це закон Джоуля-Ленца в диференціальній формі: питома теплова потужність струму прямо пропорційна питомому опору провідника і квадратові густини струму.
(3.227)
Формули (3.227) – це другий варіант закону Джоуля-Ленца в диференціальній формі: питома теплова потужність струму прямо пропорційна питомій електропровідності провідника і квадрату напруженості електричного поля.
16) Магнітне поле і його характеристики. Дія магнітного поля на контур зі струмом. Принцип суперпозиції. Класифікація магнетиків
Магнітне поле – це особливий вид матерії, що створюється рухомими електричними зарядами (струмами) і діє на рухомі заряди, провідники зі струмом та постійні магніти.
В ивчають магнітне поле за його дією на контур зі струмом (пробний контур). Він може мати довільну форму, але за розмірами має бути достатньо малим, щоб поле в області контура можна було вважати однорідним. Пробний контур характеризується магнітним моментом
д
Рис. 4.1
е І – сила струму в контурі, S – його площа, - одиничний вектор позитивної нормалі до площини контура, напрямок якого визначається за правилом правого гвинта (свердлика): якщо обертати ручку свердлика за напрямком струму в контурі, то напрямок поступального руху його вістря вкаже напрямок позитивної нормалі. Досліди показують, що магнітне поле повертає вміщений в нього контур зі струмом, встановлюючи його в певному рівноважному положенні. При відхиленні контура на 90 від рівноважного положення момент сили, що діє на нього, буде максимальним.
В ідношення максимального моменту сили до магнітного моменту контура не залежить від його форми, а характеризує магнітне поле в даному місці простору. Ця характеристика називається магнітною індукцією (4.2)
З а напрямок приймається напрямок магнітного моменту контура в положенні рівноваги.
У випадку довільної орієнтації контура на нього з боку поля діє момент сили
(4.3)
або у скалярній формі
В СІ магнітна індукція вимірюється в Теслах: .
Г
Рис. 4.2
рафічно магнітне поле зображають лініями магнітної індукції. Це такі лінії, дотичні до яких в кожній точці збігаються з напрямком в цій точці. Лінії магнітної індукції проводять з такою густиною, щоб число ліній, які перетинають нормальну до них площадку одиничної площі, дорівнювало в даному місці простору.Н
Рис. 4.3
а відміну від ліній напруженості електростатичного поля (починаються на додатніх і закінчуються на від’ємних зарядах) лінії магнітної індукції не мають ні початку, ні кінця – вони або охоплюють провідники зі струмом, або ідуть із нескінченності у нескінченість (рис. 4.2; 4.3). Магнітне поле є вихровим, що фізично обумовлено відсутністю у природі «магнітних зарядів».Магнітне поле називається однорідним, якщо у всіх його точках . Лінії індукції однорідного поля – паралельні прямі, проведені з однаковою густиною. Однорідним є поле всередині довгого соленоїда (рис. 4.3).
Д освід показує, що для магнітних полів справджується принцип суперпозиції: індукція магнітного поля, створеного кількома струмами, дорівнює векторній сумі індукцій полів, створених в даній точці простору кожним струмом окремо, тобто
Рис. 4.4
. (4.5)В магнетизмі всі струми поділяються на макроструми, що зумовлені напрямленим рухом вільних зарядів (електронів, дірок, іонів), і мікроструми, зумовлені рухом електронів в атомах (рис. 4.4).