- •Конспект лекций для 1 семестра изучения курса «Физика»
- •Абсолютная температура и её физический смысл
- •Электромагнетизм
- •Описание поля в магнетиках
- •Ферромагнетики. Магнитный гистерезис. Применения ферромагнетизма. Природа ферромагнетизма
- •1. Основные понятия кинематики
- •2. Перемещение точки и пройденный путь. Скорость. Вычисление пройденного пути
- •3. Ускорение при криволинейном движении
- •4. Кинематика вращательного движения
- •5. Первый закон Ньютона. Инерциальные системы отсчета. Принцип относительности Галилея
- •6. Масса тела. Сила. Второй и третий законы Ньютона
- •7. Сила тяжести. Вес тела. Перегрузки. Невесомость
- •8. Импульс тела. Импульс силы. Закон сохранения импульса
- •9. Механическая работа и мощность
- •10. Кинетическая и потенциальная энергия
- •11. Закон сохранения полной механической энергии
- •12. Основные положения молекулярно-кинетической теории и их опытное обоснование. Масса и размеры молекул
- •13. Идеальный газ. Основное уравнение мкт идеального газа
- •Формулу основного уравнения мкт идеального газа можно представить в виде
- •14. Абсолютная температура и её физический смысл
- •15. Газовые законы. Графики изопроцессов.
- •16. Состояние системы. Процесс. Первый закон (первое начало) термодинамики
- •17. Тепловые двигатели
- •Второе начало термодинамики
- •Электромагнетизм
- •1. Электризация тел. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона
- •Любой заряд, больше элементарного, состоит из целого число элементарных зарядов
- •2. Электрическое поле. Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции электрических полей
- •3. Работа сил электростатического поля. Потенциал электростатического поля
- •4. Связь между напряженностью электростатического поля и потенциалом
- •5. Проводники в электростатическом поле. Явление электростатической индукции. Диэлектрики в электростатическом поле
- •6. Электроемкость. Конденсаторы. Емкость плоского конденсатора
- •7. Соединение конденсаторов. Энергия заряженного конденсатора
- •8. Закон Ома для однородного участка цепи. Сопротивление проводников
- •9. Закон Джоуля - Ленца. Закон Ома для неоднородного участка цепи. Разветвленные цепи. Правила Кирхгофа
- •10. Взаимодействие токов. Магнитное поле. Магнитная индукция
- •11. Магнитное поле в веществе. Магнитные свойства вещества
- •Магнитные свойства вещества
- •Описание поля в магнетиках Для описания поля в магнетиках часто пользуются величиной
- •Диамагнетики
- •Парамагнетики
- •12. Закон Ампера. Сила Лоренца
- •13. Ферромагнетики. Магнитный гистерезис. Применения ферромагнетизма. Природа ферромагнетизма
- •Природа ферромагнетизма
- •14. Магнитный поток. Явление электромагнитной индукции. Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца. Токи Фуко
- •15. Явление самоиндукции. Токи при замыкании и размыкании цепи. Энергия магнитного поля
- •16. Электрический ток в металлах. Элементарная классическая теория проводимости металлов
- •17. Основы квантовой теории металлов
- •18. Электрический ток в растворах и расплавах электролитов. Закон Фарадея для электролиза
- •19. Электрический ток в газах. Самостоятельный и несамостоятельный разряд
- •20. Электрический ток в вакууме. Термоэлектронная эмиссия Ламповый диод. Электронно-лучевая трубка
- •21-22. Собственная и примесная проводимость полупроводников
- •23. Свойства p-n- перехода. Полупроводниковые диоды. Транзисторы
- •24. Свободные электромагнитные колебания в контуре. Формула Томсона
- •25. Вынужденные электромагнитные колебания. Переменный ток
10. Взаимодействие токов. Магнитное поле. Магнитная индукция
Если по двум тонким прямолинейным проводникам текут токи одного направления, то проводники притягиваются, если направления токов противоположны, то проводники отталкиваются.
Сила взаимодействия для прямолинейных проводников, приходящаяся на единицу длины, определяется по формуле:
,
где а – расстояние между проводниками, - магнитная постоянная,.
Взаимодействие токов, осуществляется посредством магнитных полей создаваемых токами.
Подобно тому, как для исследования электростатического поля используют пробный точечный заряд, для исследования магнитного поля используют пробный ток, циркулирующий в пробном замкнутом контуре очень малых размеров. Ориентацию контура в пространстве характеризуют направлением нормали к контуру, связанной с направлением тока правилом правого винта. Такую нормаль называют положительной.
Если внести пробный контур в магнитное поле, то поле оказывает на контур ориентирующее действие, устанавливая его положительной нормалью в определенном направлении. Это направление принимают за направление магнитного поля в данной точке.
Магнитным моментом контура называют величину
,
где I – сила тока в контуре, S – площадь контура.
Физическую величину, равную отношению максимального вращательного момента , действующего на контур, к магнитному моменту контура называют магнитной индукцией
Магнитная индукция в системе СИ измеряется в теслах (Тл).
Наряду с магнитной индукцией для описания магнитного поля вводится величина, называемая напряженностью магнитного поля. Для вакуума
.
11. Магнитное поле в веществе. Магнитные свойства вещества
Гипотеза Ампера
Если проводники, по которым течет ток, находятся не в вакууме, а в среде, то магнитное поле может существенно изменяться. Это обусловлено тем, что всякое вещество является магнетиком, т.е. способно намагничиваться. Намагниченное вещество создает магнитное поле , которое накладывается на поле, обусловленное токами. Индукция результирующего поля:.
Причина магнитных свойств вещества была объяснена Ампером. Он пришел к выводу, что магнитные свойства любого тела определяются замкнутыми электрическими токами внутри него. Согласно гипотезе Ампера внутри молекул и атомов циркулируют элементарные электрические токи. Если плоскости, в которых циркулируют эти токи, расположены хаотично вследствие теплового движения молекул, то вещество не обнаруживает магнитных свойств. Если вещество намагничено, то токи ориентированы так, что их действия складываются.
Магнитные свойства вещества
Намагничение магнетика характеризуют магнитным моментом единицы объема. Эту величину называют вектором намагничения
Формула справедлива для неоднородно намагниченного магнетика.
- бесконечно малый объем, взятый в окрестности рассматриваемой точки,
- магнитный момент отдельной молекулы. Суммирование производится по всем молекулам, заключенным в объеме .
Вектор намагничения связан с напряженностью магнитного поля в той же точке соотношением , где- магнитная восприимчивость вещества (безразмерная величина).
Часто вместо восприимчивости единицы объема пользуются отнесенной к одному киломолю вещества киломолярной (для химически простых веществ – килоатомной) восприимчивостью.
, где - объем киломоля вещества (измеряется в).
В зависимости от знака и величины магнитной восприимчивости все магнетики подразделяются на три группы:
диамагнетики, у которых - отрицательна и мала по абсолютной величине (~).
парамагнетики, у которых тоже невелика, но положительна (~).
Ферромагнетики, у которых положительна и достигает больших значений (~).
Кроме того, в отличие от диа- и парамагнетиков, для которых постоянна, магнитная восприимчивость ферромагнетиков является функцией напряженности магнитного поля.
Таким образом, вектор намагничения может как совпадать по направлению с(у пара- и ферромагнетиков), так и быть направленным в противоположную сторону (у диамагнетиков).