- •Тема 1. Електричне поле 7
- •1.1. Фізика і її зв’язок з іншими науками і технікою.
- •Тема 2. Постійний струм 27
- •Тема 3. Магнітне поле. Електромагнітна індукція 53
- •3.4. Електромагнітна індукція. Закон електромагнітної
- •Тема 4. Електромагнітні коливання і хвилі 72
- •4.4. Коло змінного струму з опором, індуктивністю і
- •4.5. Передача і перетворенняя змінного струму.
- •1.1. Фізика і її зв’язок з іншими
- •Основні поняття теорії фізики
- •1.1.3. Фізичні величини та їх вимірювання
- •1.1.4. Фізичні поняття, закони і теорії
- •1.1.5. Зв'язок фізики з іншими науками і технікою
- •1.2.2. Заряд і поле. Поле як вид матерії
- •1.2.3. Взаємодія заряджених тіл. Закон кулона
- •1.2.4. Напруженість електричного поля
- •1.2.5. Графічне відображення електричного поля
- •1.3.2. Теорема остроградського - гаусса
- •1.3.3. Застосування теореми остроградського - гаусса
- •2. Напруженість електричного поля рівномірно зарядженої сферичної поверхні.
- •1.4.2. Потенціал електричного поля. Різниця потенціалів (напруга). Еквіпотенціальні поверхні
- •1.4.3. Різниця потенціалів (напруга). Еквіпотенціальні поверхні
- •1.5.2. Діелектрики в електричному полі. Поляризація діелектриків
- •1.5.3. Особливості деяких діелектриків
- •1.6. Електроємнсь. Конденсатори. З'єднання конденсаторів
- •1.6.1. Електроємність провідника
- •1.6.2. Конденсатори та їх застосування
- •1.6.3. З’єднання конденсаторів
- •Тема 2. Постійний струм
- •2.1. Постійний струм. Опір. Закон ома
- •2.1.1. Електричний струм. Основні характеристики електричного струму
- •2.1.2. Закон ома для ділянки кола. Опір
- •2.1.3. Сторонні сили. Джерело електричного струму
- •2.1.4. Закон ом а для будь-якої ділянки і для повного кола
- •2.2. Правила кірхгофа
- •2.2.1. Розгалуження струму. Правила кірхгофа
- •2.2.2. Вимірювання сили струму. Розширення меж вимірювання амперметра.
- •2.2.3. Вимірювання напруги. Розширення меж вимірювання вольтметра.
- •2.3. Робота і потужність струму. Закон джоуля-ленца
- •2.3.1. Робота постійного електричного струму
- •2.3.2. Потужність постійного електричного струму
- •2.3.3. Теплова дія електричного струму. Закон джоуля - ленца
- •2.4. Електропровідність твердих тіл
- •2.4.1. Електричний струм в металах
- •2.4.2. Залежність опору металів від температури. Надпровдність
- •2.4.3. Поняття про квантову теорію провідності твердих тіл
- •2.5. Електричний струм в напівпровідниках
- •2.5.1. Будова й електричні властивості напівпровідників
- •2.5.2. Власна й домішкова провідність напівпровідників
- •2.5.3. Електронно-дірковий перехід
- •2.6. Термоелектричні і контактні явища
- •2.6.1. Робота виходу
- •2.6.2. Контактна різниця потенціалів. Закони вольта
- •2.6.3. Термоелектричні явища
- •2.7. Електричний струм в рідинах і газах
- •2.7.1. Електричний струм в рідинах
- •2.7.2. Електричний струм в газах
- •2.7.3. Поняття про плазму
- •2.7.4. Термоелектронна емісія
- •Тема 3. Магнітне поле. Електромагнітна індукція
- •3.1. Магнітне поле і його характеристики. Закон ампера
- •3.1.1. Магнітне поле і його характеристики
- •3.1.2. Дія магнітного поля на електричний струм. Сила ампера
- •3.1.3. Магнітне поле постійного електричного струму. Закон біо - савара - лапласа
- •3.1.4. Взаємодія двох прямих струмів
- •3.2. Дія електричного і магнітного полів на рухомий заряд
- •3.2.1. Дія магнітного поля на рухому заряджену частинку. Сила лоренца
- •3.2.2. Рух електрона в однорідному магнітному полі
- •3.2.3. Еффект холла
- •4.3. Магнітні властивості речовин
- •3.3.1. Магнетики 1 їх намагнічування
- •3.3.2. Магнітне поле в магнетиках. Діамагнетики і парамагнетики
- •3.3.3. Феромагнетики та їх властивості
- •3.3.4. Магнітні матеріали I їх застосування
- •3.4. Електромагнітна індукція. Закон електромагнітної індукції
- •3.4.1. Потік магнітної індукції (магнітний потік)
- •3.4.2. Електромагнітна індукція. Досліди фарадея
- •3.4.3. Закон ленца
- •3.4.4. Основний закон електромагнітної індукції
- •3.5. Самоіндукція. Взаємна індукція. Енергія магнітного поля струму
- •3.5.1. Явище самоіндукції. Індуктивність контуру
- •3.5.2. Явище взаємної індукції
- •3.5.3. Енергія магнітного поля струму.
- •Тема 4. Електромагнітні коливання і хвилі
- •4.1. Вільні електромагнітні коливання
- •4.1.1. Коливальний контур. Власні електричні коливання
- •4.1.2. Затухаючі електричні коливання
- •4.2. Вимушені електромагніні коливання.
- •4.2.1. Вимушені електромагніні коливання
- •4.2.2. Автоколивання
- •4.2.3. Енератор незатухаючих коливань
- •4.3. Змінний струм, його характеристики і добування
- •4.3.1. Змінний електричний струм. Добування змінного струму
- •4.3.2. Діючі значення сили змінного струму і напруги
- •4.3.3. Зсув фаз між струмом 1 напругою
- •4.4. Коло змінного струму з опором, індуктивністю і ємністю. Резонанс
- •4.4.1. Коло змінного струму з опором, індуктивністю і ємністю. Резонанс
- •4.4.2. Електричний резонанс
- •4.4.3. Робота і потужність змінного струму
- •4.5. Передача і перетворенняя змінного струму. Трансформатор. Електричні станції
- •4.5.1. Передача змінного струму
- •4.5.2. Перетворення змінного струму. Трансформатор
- •4.5.3. Електричні станції
- •4.6. Електромагнітні хвилі (частина 1)
- •4.6.1. Досліди г. Герца
- •4.6.2. Винайдення радіо
- •4.6.3. Принципи радіозвязку
- •4.7. Електромагнітні хвилі (частина 2)
- •4.7.1. Інфрачервоне та ультрафіолетове випромінювання
- •4.7.2. Рентгенівське випромінювання
- •4.7.3. Шкала електромагнітних хвиль
- •Про автора
- •18000, М. Черкаси, вул. Смілянська, 2
4.7.3. Шкала електромагнітних хвиль
У радіотехніці використовують електромагнітні хвилі, довжини яких лежать у межах від кількох кілометрів до кількох сантиметрів і міліметрів. Проте цим не вичерпується вся різноманітність хвиль, які зустрічаються в природі. За електромагнітною теорією Максвелла, світло являє собою електромагнітні хвилі. Це було доведено дослідами Г. Герца і П. М. Лебедєва. Герц показав, що електромагнітні хвилі поширюються із швидкістю світла, а також відбиваються і заломлюються, як і світлові хвилі.
Ці хвилі відбиваються від металевих дзеркал, заломлюються, переходячи з одного діелектрика в інший, і мають властивість подвійного променезаломлення в кристалах ромбічної сірки, тобто поводяться як оптичні хвилі. Лебедєв також уперше експериментально виявив і виміряв тиск світла на тверді тіла та гази і показав, що величина світлового тиску узгоджується з теоретичною формулою Максвелла.
Наше око здатне сприймати електромагнітні хвилі, довжини яких лежать у дуже вузькому інтервалі (0,4 мкм < < 0,75 мкм). Електромагнітні хвилі, які межують з червоним світлом видимого спектра ( > 0,75 мкм), називаються інфрачервоним випромінюванням. Хвилі, які межують з фіолетовим світлом, називаються ультрафіолетовим випромінюванням ( <0,4 мкм).
Було встановлено, що радіоактивний розпад речовини супроводжується гамма-випромінюванням з довжиною хвилі < 10-10 м. Тепер відомо, що в електронних прискорювачах і космічному світі виникає гамма-випромінювання ще коротшої довжини хвилі.
Шкала електромагнітних хвиль Таблиця 4.1.
Вид випромінювання |
Діапазон довжин хвиль (у вакуумі), м |
Діапазон частот, Гц
|
Метод спостереження |
Низькочастотні хвилі Довгі Середні Проміжні Короткі Метрові Дециметрові Сантиметрові Міліметрові Мікрохвилі
Інфрачервоні промені
Видимі промені
Ультрафіолетові промені
Рентгенівські промені
-промені |
Від до 104 104 - 3 103 3 103 - 2 102 2 102 - 5 10 5 10 - 10 10 - 1 1 - 10-1 10-1 - 10-2 10-2 - 10-3 10-3 - 10-4
0,35 10-3 - 0,75 10-6
0,75 10-6 - 0,4 10-6
0,4 10-6 - 5 10-9
10-8 - 10-12
10-11 і менше |
Від 0 до 3 104 3 104 - 103 105 - 1,5 106 1,5 106 - 6 106 6 106 - 3 107 3 107 - 3 108 3 108 - 3 109 3 109 - 3 1010 3 1010 - 3 1011 3 1011 - 3 1012
8,6 1011 - 4 1014
4 1014 - 7,5 1014
7,5 1014 - 6 1016
3 1016 - 3 1020
3 1019 і більше
|
Радіотехнічний Радіотехнічний Радіотехнічний Радіотехнічний Радіотехнічний Радіотехнічний Радіотехнічний Радіотехнічний Радіотехнічний Радіотехнічний
Тепловий, фотографічний, частково фотоелектричний
Візуальний, фотографічний, фотоелектричний Фотографічний, фотоелектричний
Фотографічний, іонізаційний
Іонізаційний
|
Отже, у природі існують електромагнітні хвилі різної довжини. Шкала електромагнітних хвиль являє собою безперервно заповнену градацію від нескінченно довгих електромагнітних хвиль (які відповідають постійному струму) до хвиль, довжина яких дорівнює 10-16 м.
У табл. 4.1. подано довжини хвиль і частоти електромагнітних коливань різних ділянок електромагнітного спектра.
Межі між різними видами електромагнітного випромінювання досить умовні, окремі ділянки перекриваються.
ПИТАННЯ ДЛЯ САМОСТІЙНОГО ОПРАЦЮВАННЯ
1. Комплексні числа і їх властивості
2. Резонанс напруг. Резонанс струмів
3. Синхронні та асинхронні двигуни
4. Автотрансформатор
5. Трифазний трансформатор
6. Описання властивостей векторного електромагнітного поля
7. Струм зміщення
8. Система рівнянь Максвела. Рівняння – зв’язки
9. Вихрове електричне поле
10. Рівняння хвилі
11. Плоскі і сферичні хвилі
12. Енергія хвилі
ПИТАННЯ ДЛЯ САМОПЕРЕВІРКИ ЗНАНЬ
1. Що таке коливальний контур?
2. За якими формулами обчислюють енергію електричного та магнітного полів коливального контуру?
3. Описати процес перетворення енергії в коливальному контурі
4. Що таке власні електромагнітні коливання?
5. Записати формулу Томсона
6. За якими законами змінюються заряд, сила струму і напруга в коливальному контурі (записати формули)?
7. Що таке затухаючі коливання (зобразити графік та дати визначення)? Від чого залежить швидкість затухання коливань?
8. Записати формулу коефіцієнта затухання
9. Що таке декремент затухання та логарифмічний декремент затухання (записати формули)?
10. За якими законами змінюються заряд, сила струму і напруга в коливальному контурі із затуханням(записати формули)?
11. Що таке вимушені електромагнітні коливання? Коли вони виникають?
12. Що таке автоколивання?
13. Що таке генератор електромагнітних коливань?
14. Що таке автоколивальна система? Що входить до її складу?
15. Що таке змінний струм?
16. Як отримати змінний струм? Будова генератора змінного струму
17. Які відмінності і переваги змінного струму?
18. Що таке квазістаціонарний струм?
19. Що таке діюче значення сили змінного струму чи напруги (дати визначення і записати формулу)?
20. Зсув фаз між силою струму і напругою
21. Записати закон Ома для кола змінного струму з резистором, конденсатором і котушкою індуктивності
22. Записати формулу повного опору
23. Записати формули індуктивного та ємнісного опорів
24. Що таке електричний резонанс?
25. Коли виникає електричний резонанс? Яка умова резонансу (записати формулу)?
26. Як обчисли резонансну частоту?
27. Як опір, індуктивність та ємність впливають на резонанс?
28. Які характерні особливості резонансу?
29. Записати формули роботи та потужності змінного струму
30. Що таке коефіцієнт потужності (записати формулу) та які способи його підвищення?
31. Як зменшити теплові втрати енергії в лініях електропередач?
32. Будова і принцип дії трансформатора
33. Що таке коефіцієнт трансформації?
34. Що таке автотрансформатор?
35. Електричні станції.
36. Досліди Герца по випромінюванню електромагнітних хвиль. Що таке вібратор Герца?
37. Будова радіо Попова.
38. Принципи радіозв’язку.
39. Що таке модуляція і детектування?
40. Що таке селективність радіоприймача?
41. Що таке чутливість радіоприймача?
42. Що таке інфрачервоні промені, які їх властивості та застосування?
43. Що таке ультрафіолетові промені, які їх властивості та застосування?
44. Що таке рентгенівські промені, які їх властивості та застосування?
45. Шкала електромагнітних хвиль
РЕФЕРАТИ
1. Електрифікація України
2. Способи добування електроенергії
3. Винайдення електродвигуна змінного струму
4. Комплексний метод розрахунку кіл змінного струму
5. Застосування резонансу в техніці
6. Підвищення коефіцієнта потужності споживачів на підприємстві
7. Трифазний струм
8. Винайдення трансформації змінного струму
9. Винаходи І. П. Доливо-Добровольського
10.Застосування електричного резонансу
11. Застосування автоколивань
12. Біографія Д. Максвела – основоположника електродинаміки
13. Винаходи С. Б. Морзе
14. Стільниковий зв’язок
15. Супутникове телебачення
16. Мікрохвильова піч
17. Винайдення радіо
18. Застосування інфрачервоного та ультрафіолетового випромінювань
19. Застосування рентгенівських променів
РЕКОМЕНДОВАНА ЛІТЕРАТУРА
Основна:
1. Чолпан П. П. Фізика: Підручник. – К.: Вища школа, 2004. – 567 с.
2. Бушок Г.Ф., Венгер Є.Ф. Курс фізики. Кн.. 2. Електрика і магнетизм. – К.: Вища школа, 2003. – 278 с.
3. Зачек І. Р., Кравчук І. М., Романчишин Б. М. Курс фізики. – Л.: Бескет Біт, 2002. – 375 с.
4. 10. Бушок Г. Ф., Левандовський В. В., Півень Г. Ф. Курс фізики. – К.: Либідь. – 2002. – 441 с.
5. Куліш В.В. Фізика для інженерних спеціальностей. Кн. 2. Термодинаміка. Електромагнетизм. – К.: Вища школа. – 2006. – 232 с.
6. Кучерук І. К. Загальний курс фізики. Т. 2. Електрика і магнетизм. – К.: Вища школа, 2002. – 452 с.
Додаткова:
1. Гейзенбуг В. Физика и философия. Часть и целое. – М.: Наука, 1990. – 400 с.
2. Хромов Ю. А. Фізика. – К.: Наукова думка, 1977. – 508 с.
3. Савельев И. В. Курс общей физики. Т. 2. – М.: Наука, 1988. – 496 с.
4. Салчин Д. К. Сто великих учёных. – М.: ВЕЧЕ, 2000. – 592 с.
5. Лопатиський І. Є. Курс фізики. – Л.: Бескет Біт, 2002. – 376 с.
6. Кудрявцев П. С. Курс истории физики. – М.: Просвящение, 1982. – 447 с.
7. Трохимова Т.И. Курс физики. – М.:Высш. шк., 1990. – 478 с.