- •II силовые поля
- •Электростатическое поле. Электрический заряд и его свойства. Модель точечного заряда.
- •Взаимодействие неподвижных точечных электрических зарядов. Закон Кулона.
- •Напряженность электростатического поля. Силовые линии (линии напряженности) поля.
- •Напряжённость электростатического поля точечного заряда
- •Электростатическое поле системы зарядов. Принцип суперпозиции. Поле электрического диполя.
- •Поток вектора напряженности электростатического поля. Теорема Остроградского-Гауса.
- •Напряженность электростатического поля равномерно заряженной сферы.
- •Напряженность электростатического поля бесконечной равномерно заряженной плоскости.
- •Напряженность электростатического поля двух параллельных разноименно заряженных бесконечных плоскостей.
- •Напряженность электростатического поля двух параллельных одноименно заряженных бесконечных плоскостей.
- •Напряженность электростатического поля бесконечной равномерно заряженной цилиндрической поверхности (нити)
- •Напряженность электростатического поля шара. Равномерно заряженного по объему.
- •Работа сил электростатического поля по перемещению заряда.
- •Теорема о циркуляции вектора напряженности электростатического поля.
- •Потенциал и разность потенциалов электростатического поля. Эквипотенциальные поверхности.
- •Потенциал электростатического поля точечного заряда.
- •Связь напряженности и потенциала электростатического поля.
- •Потенциал электростатического поля системы зарядов. Принцип суперпозиции. Потенциал поля точечного диполя.
- •Потенциал и разность потенциалов электростатического поля равномерно заряженной сферической поверхности.
- •Потенциал и разность потенциалов электростатического поля бесконечной равномерно заряженной цилиндрической поверхности (нити).
- •Проводники в электростатическом поле. Электроемкость проводника.
- •Энергия системы зарядов, уединенного проводника и конденсатора. Энергия электростатического поля.
- •Диэлектрики в электростатическом поле. Поляризация диэлектриков. Диэлектрическая проницаемость среды.
- •Вектор электростатической индукции. Теорема Остроградского-Гауса для электростатического поля в диэлектрике.
- •Электростатический ток. Сила тока. Вектор плоскости (плотности) тока.
- •Источник тока. Разность потенциалов, напряжение, электродвижущая сила (эдс).
- •Закон Ома для однородного участка цепи. Сопротивление проводников.
- •Закон Ома для неоднородного участка цепи и для замкнутой цепи.
- •Закон Ома в дифференциальной форме.
- •Разветвленные электрические цепи. Правила Кирхгофа.
- •Работа и мощность постоянного тока. Закон Джоуля-Ленца.
- •Закон Био-Савара-Лапласа. Принцип суперпозиции.
- •Магнитное поле прямолинейного проводника с током.
- •Магнитное поле кругового витка с током.
- •Действие магнитного поля на проводник с током. Закон Ампера.
- •Взаимодействие прямолинейных параллельных токов.
- •Магнитное поле движущего электрического заряда.
- •Теорема о циркуляции вектора индукции магнитного поля.
- •Магнитное поле бесконечного прямолинейного проводника с током и бесконечно длинного соленоида.
- •Поток индукции магнитного поля. Теорема Остроградского-Гауса для магнитного поля.
- •Работа перемещения проводника и контура с током в магнитном поле.
- •Самоиндукция. Эдс (Электродвижущая сила) самоиндукции. Индуктивность.
- •Энергия и плотность магнитного поля.
- •Система уравнение Максвела для электромагнитного поля. Ток смещения.
Работа и мощность постоянного тока. Закон Джоуля-Ленца.
Работа тока - работа электрического поля по переносу электрических зарядов вдоль проводника;
Работа тока на участке цепи равна произведению силы тока, напряжения и времени, в течение которого работа совершалась.
Применяя формулу закона Ома для участка цепи, можно записать несколько вариантов формулы для расчета работы тока:
По закону сохранения энергии:
работа равна изменению энергии участка цепи, поэтому выделяемая проводником энергия
равна работе тока.
В системе СИ:
ЗАКОН ДЖОУЛЯ -ЛЕНЦА
При прохождении тока по проводнику проводник нагревается, и происходит теплообмен с окружающей средой, т.е. проводник отдает теплоту окружающим его телам.
Количество теплоты, выделяемое проводником с током в окружающую среду, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени прохождения тока по проводнику.
По закону сохранения энергии количество теплоты, выделяемое проводником численно равно работе, которую совершает протекающий по проводнику ток за это же время.
В системе СИ:
[Q] = 1 Дж
МОЩНОСТЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА
- отношение работы тока за время t к этому интервалу времени.
В системе СИ:
Магнитное поле постоянного тока. Силовые линии. Индукция магнитного поля в вакууме.
Закон Био-Савара-Лапласа. Принцип суперпозиции.
Закон Био-Савара-Лапласа для проводника с током I, элемент dl которого создает в некоторой точке А (рис. 1) индукцию поля dB, равен
(1)
где dl - вектор, по модулю равный длине dl элемента проводника и совпадающий по направлению с током, r - радиус-вектор, который проведен из элемента dl проводника в точку А поля, r - модуль радиуса-вектора r. Направление dB перпендикулярно dl и r, т. е. перпендикулярно плоскости, в которой они лежат, и совпадает с направлением касательной к линии магнитной индукции. Это направление может быть найдено по правилу правого винта: направление вращения головки винта дает направление dB, если поступательное движение винта совпадает с направлением тока в элементе.
Модуль вектора dB задается выражением
(2)
где α — угол между векторами dl и r.
Аналогично электрическому, для магнитного поля выполняется принцип суперпозиции: магнитная индукция результирующего поля, создаваемого несколькими токами или движущимися зарядами, равна векторной сумме магнитных индукций складываемых полей, создаваемых каждым током или движущимся зарядом в отдельности:
(3)
Используя данные формулы для расчет характеристик магнитного поля (В и Н) в общем случае достаточно сложен. Однако если распределение тока имеет какую-либо симметрию, то применение закона Био — Савара — Лапласа совместно с принципом суперпозиции дает возможность просто рассчитать некоторые поля.
Магнитное поле прямолинейного проводника с током.
Линии магнитной индукции магнитного поля прямолинейного тока представляют собой концентрические окружности, расположенные в плоскости, перпендикулярной к проводнику, с центром на оси проводника. Направление линий индукции определяется правилом правого винта: если поворачивать головку винта так, чтобы поступательное движение острия винта происходило вдоль тока в проводнике, то направление вращения головки указывает направление линий магнитной индукции поля прямого проводника с током.
На рисунке 1, а прямолинейный проводник с током расположен в плоскости рисунка, линии индукции — в плоскости, перпендикулярной рисунку. На рисунке 1, б изображено сечение проводника, расположенного перпендикулярно плоскости рисунка, ток в нем направлен от нас (это обозначается крестиком "х"), линии индукции располагаются в плоскости рисунка.
Рис. 1
Как показывают расчеты, модуль магнитной индукции поля прямолинейного тока может быть рассчитан по формуле
где μ — магнитная проницаемость среды, μ0 = 4π·10-7 H/A2 — магнитная постоянная, I — сила тока в проводнике, r — расстояние от проводника до точки, в которой вычисляется магнитная индукция.
Магнитная проницаемость среды — это физическая величина, показывающая, во сколько раз модуль магнитной индукции В поля в однородной среде отличается от модуля магнитной индукции B0 в той же точке поля в вакууме:
Магнитное поле прямого проводника с током — поле неоднородное.