2)Напряженность электрического поля. Сила, действующая на заряд в электростатическом поле. Принцип суперпозиции (электрический диполь).

Напряжённость электрического поля — векторная физическая величина, характеризующая электрическое поле в данной точке и численно равная отношению силы действующей на пробный заряд, помещенный в данную точку поля, к величине этого заряда q:

.

Также иногда называется силовой характеристикой электрического поля. Математически зависимость вектора от координат пространства само задаёт векторное поле.

Модуль напряжённости электрического поля в СИ измеряется в В/м (Вольт на метр).

Н апряжённость электрического поля точечного заряда

Сила, действующая со стороны электростатического поля на точечный заряд, равна:

Принцип суперпозиции — один из самых общих законов во многих разделах физики. В самой простой формулировке принцип суперпозиции гласит:

результат воздействия на частицу нескольких внешних сил есть векторная сумма воздействия этих сил.

Наиболее известен принцип суперпозиции в электростатике, в которой он утверждает, что электростатический потенциал, создаваемый в данной точке системой зарядов, есть сумма потенциалов отдельных зарядов.

3)Работа по перемещению заряда в эл. Поле. Потенциал, разность потенциалов и энергия. Работа по перемещению заряда по замкнутому контуру в электрическом поле.

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.

П рименяя формулу закона Ома для участка цепи, можно записать несколько вариантов формулы для расчета работы тока:

По закону сохранения энергии:

р абота равна изменению энергии участка цепи, поэтому выделяемая проводником энергия равна работе тока.

В системе СИ: Мощность постоянного тока- отношение работы тока за время t к этому интервалу времени.

В системе СИ:

Электростатическое поле - эл. поле неподвижного заряда. Fэл , действующая на заряд, перемещает его, совершая работу. В однородном электрическом поле Fэл = qE - постоянная величина

Работа поля (эл. силы) не зависит от формы траектории и на замкнутой траектории = нулю.

Электростатическая энергия - потенциальная энергия системы заряженных тел (т.к. они взаимодействуют и способны совершить работу).

Так как работа поля не зависит от формы траектории, то одновременно

сравнивая формулы работы, получим потенциальную энергию заряда в однородном электростатическом поле

Если поле совершает положительную работу ( вдоль силовых линий ), то потенциальная энергия заряженного тела уменьшается (но согласно закону сохранения энергии увеличивается кинетическая энергия ) и наоборот.

Потенциал электростатического поля – (энергетическая характеристика эл. поля.)- равен отношению потенциальной энергии заряда в поле к этому заряду.- скалярная величина, определяющая потенциальную энергию заряда в любой точке эл. поля.

Величина потенциала считается относительно выбранного нулевого уровня.

Разность потенциалов ( или иначе напряжение )

- это разность потенциалов в начальной и конечной точках траектории заряда.

Напряжение между двумя точками ( U ) равно разности потенциалов этих точек и равно работе поля по перемещению единичного заряда.

С ВЯЗЬ МЕЖДУ НАПРЯЖЕННОСТЬЮ ПОЛЯ И РАЗНОСТЬЮ ПОТЕНЦИАЛОВ Чем меньше меняется потенциал на отрезке пути, тем меньше напряженность поля. Напряженность эл. поля направлена в сторону уменьшения потенциала.

4) Электрический ток. Носители тока, его направление. Плотность тока. Условие протекания. Электродвижущая сила. Гидростатическая аналогия.

5 )Движение зарядов в электромагнитном поле. Движение заряда в плоском конденсаторе. Сила Лоренца и траектория частицы.

С ила Лоренца — сила, с которой, в рамках классической физики, электромагнитное поле действует на точечную заряженную частицу. Силой Лоренца называют иногда силу, действующую на движущийся со скоростью заряд лишь со стороны магнитного поля, нередко же полную силу — со стороны электромагнитного поля вообще^[1] иначе говоря, со стороны электрического и магнитного полей в системе СИ:

6)Закон Био-Савара-Лапласа. Принцип суперпозиции для магнитного поля. Магнитное поле прямого тока.

7 )Закон Био-Савара-Лапласа. Принцип суперпозиции для магнитного поля. Магнитное поле витка с током.

8 )Сила Ампера. Действия магнитного поля на проводник с током. Взаимодействие параллельных и анти параллельных токов.

9)Определение Ампера как единицы тока в системе СИ.

Ампер – сила, неизменяющегося тока, который протекая по двум параллельным проводникам бесконечной длинны и ничтожно малого кругового сечения, находящихся на расстоянии 1 мв вакууме, вызвал бы между этими проводниками силу, равную 2×10^-7 Н.

Из определения Ампера следует определение электрической постоянной.

1 0)Явление электромагнитной индукции. Описать лекционную демонстрацию явления. Нахождение направления индукционного тока и закон Фарадея-Ленца.

11)Явление самоиндукции. Индуктивность. Влияние самоиндукции на процесс нарастания и убывания тока в цепи.

Самоиндукция — явление возникновения ЭДС индукции в проводящем контуре при изменении тока, протекающего через контур.

При изменении тока в контуре меняется магнитный поток через поверхность, ограниченную этим контуром, изменение потока магнитной индукции приводит к возбуждению ЭДС самоиндукции. Направление ЭДС оказывается таким, что при увеличении тока в цепи ЭДС препятствует возрастанию тока, а при уменьшении тока — убыванию.

Величина ЭДС пропорциональна скорости изменения силы тока I и индуктивности контура L:

.

За счёт явления самоиндукции в электрической цепи с источником ЭДС при замыкании цепи ток устанавливается не мгновенно, а через какое-то время. Аналогичные процессы происходят и при размыкании цепи, при этом величина ЭДС самоиндукции может значительно превышать ЭДС источника. Чаще всего в обычной жизни это используется в катушках зажигания автомобилей. Типичное напряжение самоиндукции при напряжении питающей батареи 12В составляет 7-25 кВ. Что не совсем верно: бросок тока в первичной обмотке, вызванный самоиндукцией, создаёт ЭМ-импульс, который и создаёт высокое напряжение на вторичной обмотке. Также это явление применяется для поджига люминесцентных ламп в стандартной схеме.

Индуктивность — коэффициент пропорциональности между магнитным потоком (создаваемым током какого-либо витка при отсутствии намагничивающих сред, например, в воздухе) и величиной этого тока.

Если в проводящем контуре течёт ток, то ток создаёт магнитное поле^[3]. Величина магнитного потока, пронизывающего одновитковый контур, связана с величиной тока следующим образом:

где L — индуктивность витка. В случае катушки, состоящей из N витков предыдущее выражение модифицируется к виду:

где — сумма магнитных потоков через все витки, а L — уже индуктивность многовитковой катушки. Ψ называют потокосцеплением или полным магнитным потоком. Коэффициент пропорциональности L иначе называется коэффициентом самоиндукции контура или просто индуктивностью^.

Если поток, пронизывающий каждый из витков одинаков, то Ψ = NΦ. Соответственно, L_N = L₁N² (суммарный магнитный поток увеличивается в N раз и потокосцепление еще в N раз). Но в реальных катушках магнитные поля в центре и на краях отличаются, поэтому используются более сложные формулы.

В системе единиц СИ индуктивность измеряется в генри^[5], сокращенно Гн, в системе СГС — в сантиметрах (1 Гн = 10⁹ см)^[3]. Контур обладает индуктивностью в один генри, если при изменении тока на один ампер в секунду на выводах контура будет возникать напряжение в один вольт. Реальный, не сверхпроводящий, контур обладает омическим сопротивлением R, поэтому на нём будет дополнительно возникать напряжение U=I*R, где I — сила тока, протекающего по контуру в данное мгновение времени.

Через индуктивность выражается ЭДС самоиндукции в контуре, возникающая при изменении в нём тока:

.

При заданной силе тока индуктивность определяет энергию магнитного поля тока:

.

Практически участки цепи со значительной индуктивностью выполняют в виде катушек индуктивности^.