37. Работа тока. Закон Джоуля-Лнца. Мощность тока.

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

39. Колебания. Виды колебаний. Гармонические колебания. Уравнение гармонического колебания. Амплитуда, частота, период, фаза, циклическая частота. Колебаниями назыв. процессы, котор. Характеризуются определенной повторяемостью во времени. Например – качение маятника часов. Переменный электрический ток – колеблется напряжение и ток в цепи. Физич природа колебаний может быть разной. Вынужденные — колебания, протекающие в системе под влиянием внешнего периодического воздействия. Примеры: листья на деревьях, поднятие и опускание руки. При вынужденных колебаниях может возникнуть явление резонанса: резкое возрастание амплитуды колебаний при совпадении собственной частоты осциллятора и частоты внешнего воздействия. Свободные (или собственные) — это колебания в системе под действием внутренних сил, после того как система выведена из состояния равновесия (в реальных условиях свободные колебания всегда затухающие). Простейшими примерами свободных колебаний являются колебания груза, прикреплённого к пружине, или груза, подвешенного на нити.

Колебания могут быть механическими, электромагнитными и др. Гармонические колебания – колебания, котор совершаются по закону синуса или косинуса. Ур-ние: x=Acos(w₀t+ϕ), где А – амплитуда колебаний – наибольшее отклонение от положения равновесия; w₀ – циклическая частота – частота колебаний в 2π единиц времени; ϕ – начальная фаза колебаний в момент времени t =0.

w₀t+ϕ – фаза колебаний в момент времени t. Промежуток времени, через которое колебания повторяются – период колебания – Т. Т=1/ѵ.

w₀ = 2πѵ, где ѵ- Чaстота́ — физическая величина, равная числу полных циклов процесса, совершённых за единицу времени. [Гц].

40сложение гармонических колебаний(аналитически,графически)

Колеблющееся тело может участвовать в нескольких колебательных процессах, тогда необходимо найти результирующее колебание, иными словами, колебания необходимо сложить. Сложим гармонические колебания одного направления и одинаковой частоты

X₁= A₁ cos( )

X₂= A₂ cos( )

Очевидно, что уравнение результирующего колебания будет : x = X₁ +x₂= Acos( ).

Графический метод. Сложение сводится к суммированию ординат в каждый момент времени (чем больше точек, тем точнее)

41. механические гармонические колебания.

Пусть материальная точка осуществляет прямолинейные гармонические колебания вдоль оси координат х вокруг положения равновесия, которое принято за начало координат. Тогда зависимость координаты х от времени t определяется уравнением:

X= Acos( )

Кинетическая энергия материальной точки, которая совершает прямолинейные гармонические колебания: T=

Потенциальная энергия материальной точки, которая совершает гармонические колебания под действием упругой силы F, будет равна: Р=

42.Дифференциальное уравнение гармонического колебания. Гармонический осциллятор.

Гармоническим осциллятором называется система, совершающая колебания, , описываемые уравнением вида .Примерами гармонического осциллятора являются пружинный, физический и математический маятники, колебательный контур

.(где s = A cos(ω0t+φ)).

43. пружинный маятник.

Пружинный маятник — это груз массой т, подвешенный на абсолютно упругой пружине и совершающий гармонические колебания под действием упругой силы F = –kx, где k — жесткость пружины. Уравнение движения маятника: mx=-kx.

T=2П .

44. математический маятник.

Математический маятник — это идеализированная система, состоящая из материальной точки массой т, подвешенной на нерастяжимой невесомой нити, и колеблющаяся под действием силы тяжести. Хорошим приближением математического маятника является небольшой тяжелый шарик, подвешенный на тонкой длинной нити. Момент инерции математического маятника

J=ml² ,где l — длина маятника. Так как математический маятник можно представить как частный случай физичес­кого маятника, предположив, что вся его масса сосредоточена в одной точке — центре масс, то получим выражение для периода малых колебаний математического маятника:

Т=2П . Следовательно, приведенная длина физического маятника — это длина такого математического маятника, период колебаний которого совпадает с периодом колебаний данного физического маятника.