- •Вопрос 8 (Центр масс механической системы и его з-н движения)
- •Вопрос 9(Степени свободы твердого тела)
- •Вопрос 10 (момент силы и момент импульса)
- •Вопрос 11 (Ур-е динамики тела, вращающегося относительно неподвижной оси)
- •Вопрос 12 (Момент инерции)
- •Вопрос 13 (Теорема Штейнера)
- •Вопрос 14 (Работа силы)
- •Вопрос 15 (Потенциальная энергия и ее работа)
- •Вопрос 16 Работа внешних и внутренних сил)
- •Вопрос 17 (Кинетическая энергия)
- •Вопрос 18 (Потенциальная энергия)
- •Вопрос 19 (з-н сохранения в механике и их связь со свойствами симметрии пространства и времени)
- •Вопрос 20 (Удар абсолютно упругих тел)
- •Вопрос 21 (Удар абсолютно неупругих тел)
- •Вопрос 22 (Гидростатическое давление)
- •Вопрос 23 (Уравнение неразрывностей жидкостей)
- •Вопрос 24. (Уравнение Бернулли):
- •Вопрос 25. (Вязкость жидкостей)
- •Вопрос 26 (Ламинарный и турбулентный режим течения жидкости)
- •Вопрос 28. (Основное уравнение динамики относительного движения. Силы инерции)
- •Вопрос 29. (Преобразования Галилея . Принцип относительности Галилея)
- •Вопрос 30. (Постулаты специальной теории относительности)
- •Вопрос 31. (Преобразования Лоренца )
- •Вопрос 32. (Относительность длин и промежутков времени)
- •Вопрос 33. (Пространственно- временной интервал)
- •Вопрос 34. (Основное ур-е релятивистской механики)
- •Вопрос 35. (Масса и энергия в специальной теории относительности)
- •Вопрос 36.(Статический и термодинамический подходы исследования макросистем)
- •Вопрос 37. (Термодинамические системы)
- •Вопрос 38. (Термодинамические процессы)
- •Вопрос 39. (Термодинамические параметры)
- •Вопрос 40. (Идеальны газ и его з-ны)
- •Вопрос 42 (Основное ур-е кин. Теории газов)
- •Вопрос 43 (Средняя квадратичная, средняя арифметическая и наиболее вероятная скорости движения молекул)
- •Вопрос 44 (з-н равномерного распределения энергии по степеням свободы)
- •Вопрос 45 (Классическая теория теплоемкостей идеального газа)
- •Вопрос 46 (Распределение Максвела)
- •Вопрос 47 (Барометрическая формула)
- •Вопрос 48 (Зависимость концентрации газа от высоты. Закон Больцмана)
- •Вопрос 49 (Среднее число столкновений и средняя длина свободного пробега молекул)
- •Вопрос 50 (Явление теплопроводности)
- •Вопрос 51 (Явление диффузии)
- •Вопрос 52 (Явление внутреннего трения)
- •Вопрос 53 (Вакуум и его свойства)
- •Вопрос 54 (Способы обмена энергией между системой и внешней средой)
- •Вопрос 55 (Первое начало термодинамики)
- •Вопрос 56 (Применение первого начала термодинамики к изопроцессам)
- •Вопрос 58 (Политропный процесс)
- •Вопрос 61 (Энтропия термодинамической системы)
- •Вопрос 62 (Изоэнтропийный процесс)
- •Вопрос 63 (Термодинамическая диаграмма t-s)
- •Вопрос 64 (Теорема Карно)
- •Вопрос 65 (Второе начало термодинамики)
- •Вопрос 66 (Формула Больцмана)
- •Вопрос 67 (Силы и энергия молекулярного взаимодействия)
- •Вопрос 68 (Ур-е Ван-дер-Ваальса)
- •Вопрос 69 (Изотермы Ван-дер-Ваальса)
- •Вопрос 70 (Фазовые переходы 1 и 2 рода)
- •Вопрос 71 (Эл поле в вакууме)
- •Вопрос 72 (з-н Кулона)
- •Вопрос 73 (Напряженность электростатического поля)
- •Вопрос 76 (Поток вектора напряженности электростатического поля)
- •Вопрос 77 (Теорема Остроградского - Гаусса)
- •Вопрос 79 (Циркуляция вектора напряженности электростатического поля)
- •Вопрос 80 (Потенциал электростатического поля)
- •Вопрос 82 (Диэлектрики)
- •Вопрос 83 (Поляризация диэлектриков)
- •Вопрос 84 (Теорема Остраградского-Гаусса для электростатического поля в среде)
- •Вопрос 85 (Условия для электростатического поля на границе раздела двух диэлектрических сред)
- •Вопрос 86 (Распределение зарядов в проводнике)
- •Вопрос 88. (Конденсаторы)
- •Вопрос 89. (Соединения конденсаторов)
- •Вопрос 90. (Энергия заряженных проводников)
- •Вопрос 91. (Электрическая энергия электростатического поля)
- •Вопрос 92. (Энергия поляризованного диэлектрика)
- •Вопрос 90 (Энергия заряженных проводников)
- •Вопрос 91 (Электрическая энергия электростатического поля)
- •Вопрос 94. (Электрический ток и его характеристики)
- •Вопрос 95. (Основы классической теории электропроводимости металлов)
- •Вопрос 96. (Электронная эмиссия)
- •Вопрос 97 «Обобщенный закон Ома для участка цепи»
- •Вопрос 98 «Закон Джоуля-Ленца для участка цепи»
- •Вопрос 99 «Правила Кирхгофа»
- •Вопрос 100 «Законы Фарадея для электролиза»
- •Вопрос 101 «Закон Ома для плотности тока в электролитах»
- •Вопрос 102 «Несамостоятельный газовый разряд»
- •Вопрос 103 «Самостоятельный газовый разряд»
- •Вопрос 104 «Плазма и ее свойства»
- •Вопрос 105 «Магнитная индукция»
- •Вопрос 106 (з-н Ампера)
- •Вопрос 107 (з-н Био- Савара- Лапласа)
- •Вопрос 108 (Магнитное поле проводников с током)
- •Вопрос 109 (з-н полного тока для магнитного поля в вакууме)
- •Вопрос 110 (Теорема Остроградского- Гаусса для магнитного для в вакууме)
- •Вопрос 111 (Работа по перемещению проводника с током в постоянном магнитном поле)
- •Вопрос 112 (Сила Лоренца)
- •Вопрос 113 (Движение заряженных частиц в постоянном магнитном поле) !Содрал с какого-то галимого сайта!
- •Вопрос 114 (Эффект Холла)
- •Вопрос 115 (Ускорители заряженных частиц)
- •Вопрос 116 (Атом в магнитном поле) !тоже скатал где-то!
- •Вопрос 117 «Диамагнетики и парамагнетики»
- •Вопрос 118 «Закон полного тока для магнитного поля в веществе»
- •Вопрос 119 «Основной закон электромагнитной индукции»
- •Вопрос 120 «Вращение рамки в магнитном поле»
- •Вопрос 121 «Явление самоиндукции»
- •Вопрос 122 «Явление взаимной индукции»
- •Вопрос 123 «Энергия магнитного поля»
- •Вопрос 124 «Вихревое электростатическое поле»
- •Вопрос 125 «Ток смещения»
- •Вопрос 126 «Уравнения Максвелла для электромагнитного поля»
Вопрос 121 «Явление самоиндукции»
Самоиндукция является важным частным случаем электромагнитной индукции, когда изменяющийся магнитный поток, вызывающий ЭДС индукции, создается током в самом контуре. Если ток в рассматриваемом контуре по каким-то причинам изменяется, то изменяется и магнитное поле этого тока, а, следовательно, и собственный магнитный поток, пронизывающий контур. В контуре возникает ЭДС самоиндукции, которая согласно правилу Ленца препятствует изменению тока в контуре.
Собственный магнитный поток Φ, пронизывающий контур или катушку с током, пропорционален силе тока I: Φ = LI Коэффициент пропорциональности L в этой формуле называется коэффициентом самоиндукции или индуктивностью катушки. Единица индуктивности в СИ называется генри (Гн). Индуктивность контура или катушки равна 1 Гн, если при силе постоянного тока 1 А собственный поток равен 1 Вб: 1 Гн = 1 Вб / 1 А
В качестве примера рассчитаем индуктивность длинного соленоида, имеющего N витков, площадь сечения S и длину l. Магнитное поле соленоида определяется формулой (см. § 1.17) B = μ0 In где I – ток в соленоиде, n = N / e – число витков на единицу длины соленоида. Магнитный поток, пронизывающий все N витков соленоида, равен Φ = B S N = μ0 n2 S l I Следовательно, индуктивность соленоида равна L = μ0 n2 S l = μ0 n2 V где V = Sl – объем соленоида, в котором сосредоточено магнитное поле. Полученный результат не учитывает краевых эффектов, поэтому он приближенно справедлив только для достаточно длинных катушек. Если соленоид заполнен веществом с магнитной проницаемостью μ, то при заданном токе I индукция магнитного поля возрастает по модулю в μ раз (см. § 1.17); поэтому индуктивность катушки с сердечником также увеличивается в μ раз: Lμ = μ L = μ0 μ n2 V
ЭДС самоиндукции, возникающая в катушке с постоянным значением индуктивности, согласно закона Фарадея равна
ЭДС самоиндукции прямо пропорциональна индуктивности катушки и скорости изменения силы тока в ней.
Магнитное поле обладает энергией. Подобно тому, как в заряженном конденсаторе имеется запас электрической энергии, в катушке, по виткам которой протекает ток, имеется запас магнитной энергии. Если включить электрическую лампу параллельно катушке с большой индуктивностью в электрическую цепь постоянного тока, то при размыкании ключа наблюдается кратковременная вспышка лампы (рис. 1.21.1). Ток в цепи возникает под действием ЭДС самоиндукции. Источником энергии, выделяющейся при этом в электрической цепи, является магнитное поле катушки.
Из закона сохранения энергии следует, что вся энергия, запасенная в катушке, выделится в виде джоулева тепла. Если обозначить через R полное сопротивление цепи, то за время Δt выделится количество теплоты ΔQ = I2 R Δt.
|
Выражение для ΔQ можно записать в виде ΔQ = –L I ΔI = –Φ (I) ΔI В этом выражении ΔI < 0; ток в цепи постепенно убывает от первоначального значения I0 до нуля. Полное количество теплоты, выделившейся в цепи, можно получить, выполнив операцию интегрирования в пределах от I0 до 0. Это дает
Эту формулу можно получить графическим методом, изобразив на графике зависимость магнитного потока Φ (I) от тока I (рис. 1.21.2). Полное количество выделившейся теплоты, равное первоначальному запасу энергии магнитного поля, определяется площадью изображенного на рис. 1.21.2 треугольника.
Таким образом, энергия Wм магнитного поля катушки с индуктивностью L, создаваемого током I, равна
П рименим полученное выражение для энергии катушки к длинному соленоиду с магнитным сердечником. Используя приведенные выше формулы для коэффициента самоиндукции Lμ соленоида и для магнитного поля B, создаваемого током I, можно получить: где V – объем соленоида. Это выражение показывает, что магнитная энергия локализована не в витках катушки, по которым протекает ток, а рассредоточена по всему объему, в котором создано магнитное поле. Физическая величина равная энергии магнитного поля в единице объема, называется объемной плотностью магнитной энергии. Дж. Максвелл показал, что выражение для объемной плотности магнитной энергии, выведенное здесь для случая длинного соленоида, справедливо для любых магнитных полей. Явление самоиндукции заключается в появлении ЭДС индукции в самом проводнике при изменении тока в нем. Примером явления самоиндукции является опыт с двумя лампочками, подключенными параллельно через ключ к источнику тока, одна из которых подключается через катушку. При замыкании ключа лампочка 2, включенная через катушку, загорается позже лампочки 1. Это происходит потому, что после замыкания ключа ток достигает максимального значения не сразу, магнитное поле нарастающего тока породит в катушке индукционную ЭДС, которая в соответствии с правилом Ленца будет мешать нарастанию тока. Для самоиндукции выполняется установленный опытным путем закон: ЭДС самоиндукции прямо пропорциональна скорости изменения тока в проводнике. /t