- •Основные законы и формулы обучения физике Справочник для студентов всех форм обучения с техническим уклоном, преподавателей и абитуриентов.
- •Оглавление
- •Предисловие
- •Кинематика
- •2. Динамика
- •3. Законы сохранения
- •4. Законы вращательного движения
- •5. Гармонические колебания
- •6. Элементы молекулярной физики и термодинамики.
- •7. Элементы механики жидкостей
- •8. Элементы теории относительности
- •9. Электрическое поле
- •10. Электроёмкость. Конденсаторы
- •11. Законы постоянного тока
- •12. Магнитное поле тока. Электромагнитная индукция.
- •13. Магнитное поле катушки
- •14. Сила Лоренца
- •15. Электромагнитные колебания
- •16. Переменный ток
- •17. Оптика. Квантовая природа излучения.
- •18. Элементы физики атомного ядра.
13. Магнитное поле катушки
Ф = BS – магнитный поток, где B = const.
Rм = 𝓁 / – магнитное сопротивление.
H = B / – напряженность магнитного поля.
H𝓁 ~ IN – магнитное напряжение (H𝓁 ).
L = ФN/I – индуктивность (L = N2S /𝓁 ).
Диамагнетики: –1 < x < 0; |x| ~ 10–5; B' = ~ 0 → B = x – магнитная восприимчивость.
Парамагнетики: 0 < x < 1; x ~ 10–4; B'= ~0 → B = .
Ферромагнетики: 103 –104; B'= ≠ 0 →B = B0 +
H = +=1 + x.
–связь между векторами J и H.
–связь между магнитной проницаемостью среды µ и магнитной восприимчивостью вещества .
W = ФI/2 = LI2/2 – энергия магнитного поля катушки.
ω = W/V = LI2/2V = H2/2 = BH/2 = B2/2 – плотность энергии магнитного поля внутри катушки.
L = L1 + L2 – индуктивность двух индуктивно не связанных катушек.
L = L1 + L2 ± – индуктивность индуктивно связанных катушек.
1/L = 1/L1 + 1/L2 – параллельное соединение двух индуктивно не связанных катушек.
Трансформатор – устройство, преобразующее переменный ток одного напряжения в переменный ток другого напряжения. Потери Ф → 0. Примем S1 = S2, =,Ф1 = Ф2, B1 = B2, H1 = H2.
–акон полного тока для магнитного поля в веществе (теорема о циркуляции вектора B).
По закону полного тока H𝓁 = I1N1 ; H𝓁 = I2N2 → I1N1 = I2↑N2↓ – трансформатор понижающий (для сварки).
I1N1 = I2↓N2↑ – трансформатор для передачи энергии на расстояние.
Трансформатор на холостом ходу P = I1U1 = I2U2; U1N2 = U2N1.
εs = –dψ/dt = –d(LI)/dt – индукционная ЭДС, где εs – мгновенное значение индукционной ЭДС, ψ − потокосцепление, dψ/dt − производная потокосцепления по времени.
< εs> = Δψ/Δt – среднее значение индукционной ЭДС, где < ε > − среднее значение индукционной ЭДС, Δψ − изменение потокосцепления, − промежуток времени, в течение которого происходит потокосцепление.
εs = –LdI/dt – ЭДС самоиндукции, где εs − мгновенное значение ЭДС самоиндукции, L − индуктивность, dI/dt − скорость изменения силы тока в контуре (производная силы тока по времени).
< εs> = LΔI/Δt – среднее значение ЭДС самоиндукции, где L − индуктивность контура, − изменение силы тока за промежуток времени.
I = I0 e–t/τ; I = I0 (1− e–t/τ ) – токи при размыкании и при замыкании цепи, где τ = L/R− время релаксации (L – индуктивность, R − сопротивление), время, в течение которого значение тока уменьшается в e раз (e = 2,72).
14. Сила Лоренца
Постоянное однородное магнитное поле.
F = q[υB], F = qυB sinα – сила Лоренца. Сила, действующая на заряд q, движущийся в магнитном поле со скоростью υ.
R = υ/(B), T = 2π/(B), ν = 1/T, ω = B – радиус, период, частота, циклическая частота движения заряженной частицы. Скорость υ перпендикулярна индукции В. Период вращения частицы не зависит от её скорости (при υ << c). − удельный заряд частицы.
h = υ cosαT – шаг винтовой линии.
– нормальное ускорение.
Постоянное однородное электрическое и магнитное поля одного направления.
F = qE + q[υB]; – формула Лоренца, гдеF – результирующая сила, действующая на движущийся заряд q, если на него действует электрическое поле напряжённостью E и магнитное поле индукцией В.
ускорение заряженной частицы.
= 2π2mE2/B2 – изменение кинетической энергии частицы за время Т.
π m E /B изменение импульса частицы за время Т.