- •Механика. Механическое движение. Скорость, ускорение материальной точки.
- •Прямолинейное движение и движение по окружности материальной точки
- •Законы Ньютона.
- •Силы в механике.
- •Закон сохранения импульса.
- •Основной закон динамики вращательного движения твердого тела.
- •Работа. Энергия. Мощность.
- •Колебания.
- •Волны. Звук.
- •Закон Паскаля. Сила Архимеда. Уравнение Бернулли, следствия из него.
- •Температура. Температурные шкалы: шкала Цельсия, идеальная газовая и абсолютная термодинамическая шкала температур.
- •Уравнение состояния идеального газа. Закон Дальтона. Изопроцессы и их уравнения.
- •Взаимосвязь теплоты и работы. Первое начало термодинамики. Работа, совершаемая телом при изменении объема. Работа газа в различных изопроцессах.
- •Теплоемкость тела, удельная, молярная, теплоемкости Cp и Cv. Второе начало термодинамики.
- •Основные положения мкт. Масса и размеры молекул. Основное уравнение мкт. Кинетическая энергия молекулы. Средняя квадратичная скорость молекул. Длина свободного пробега.
- •Барометрическая формула.
- •Явления переноса.
- •Электроемкость. Конденсатор. Емкость плоского конденсатора. Емкость батареи конденсаторов. Энергия конденсатора.
- •Электрический ток. Условия существования электрического тока. Сила тока. Плотность тока. Электродвижущая сила. Напряжение.
- •Закон Ома для однородного, неоднородного участка цепи и замкнутой (полной) цепи. Сопротивление проводников. Дифференциальная форма закона Ома.
- •Работа и мощность электрического тока. Закон Джоуля – Ленца.
- •Разветвленные цепи. Правила Кирхгофа. Последовательное и параллельное соединение проводников.
- •Действие электрического тока на тело человека. Риск поражения электрическим током в быту.
- •Электролиты. Законы Фарадея для электролиза.
- •Электропроводность газов. Несамостоятельный и самостоятельный разряд Виды самостоятельного разряда.
- •Магнитное взаимодействие. Опыт Эрстеда. Магнитное поле. Изображение магнитных полей. Принцип суперпозиции. Сила Ампера.
- •Сила Лоренца. Полярные сияния.
- •Контур с током в магнитное поле. Индукция магнитного поля. Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле. Закон Био - Савара - Лапласа.
- •Электромагнитное поле. Явление электромагнитной индукции. Закон Фарадея для электромагнитной индукции. Правило Ленца.
- •Электромагнитная теория света. Интерференция света.
- •Явление дифракции. Дифракционная решетка. Разрешающая способность оптических приборов.
- •Зеркала. Тонкие линзы. Формула линзы. Оптическая сила линзы.
- •Глаз как оптическая система. Лупа, микроскоп, телескоп.
- •Понятие о нелинейной оптике. Прохождение света через оптически неоднородную среду. Закон Рэлея. Цвет неба и зорь. Радуга. Миражи. Гало.
- •Тепловое излучение. Количественные характеристики излучения. Законы Стефана-Больцмана и Вина. Законы Кирхгофа для излучения. Формулы Вина.
- •Фотоэффект Закономерности Столетова. Уравнение Эйнштейна.
- •Опыты Резерфорда по рассеянию альфа-частиц. Атом Резерфорда.
- •Постулаты Бора. Правила отбора. Элементарная теория атома водорода.
- •Квантово-механическая теория атома водорода. Электронные оболочки атомов. Периодическая система элементов Менделеева.
- •Состав ядра. Ядерные силы. Энергия связи ядра.
- •Реакции синтеза. Условия их осуществления Управляемый термоядерный синтез.
- •Радиоактивность. Закон радиоактивного распада.
-
Магнитное взаимодействие. Опыт Эрстеда. Магнитное поле. Изображение магнитных полей. Принцип суперпозиции. Сила Ампера.
Вспомним общие сведения о магнитных явлениях, связанных с постоянными магнитами и магнитным действием электрического тока. Известно, что в природе существуют естественные и искусственные магниты. Им присущи одинаковые свойства, но последние приобретают способность притягивать к себе железные предметы после контакта с постоянным магнитом.
И эта способность у искусственных магнитов является в большинстве случаев временной. При сотрясении и резком изменении температуры они теряют магнитные свойства. Постоянные естественные и искусственные магниты имеют два полюса с ярко выраженными свойствами. Получить магнит с одним полюсом невозможно. Между полюсами находится нейтральная зона, в которой магнитные свойства или очень слабы, или не обнаруживаются вовсе. Соотношение размеров полюсных и нейтральной областей зависит от формы магнита. У знакомой всем магнитной стрелки полюсные области сводятся почти к точкам, а вся остальная поверхность представляет собой нейтральную зону. С помощью магнитной стрелки можно отличить постоянный магнит от намагниченного железа. Стрелка всегда притягивается к железу. Это обусловлено тем, что ближний к полюсу стрелки край железа намагничивается противоположно этому полюсу. С постоянным магнитом стрелка взаимодействует противоположным образом.
Опыты Г. Эрстеда показали, что в пространстве, окружающем проводник с током, действует, как и в случае с постоянным магнитом, сила, вызывающая движение магнитной стрелки. Таким образом была доказана тождественность действий постоянных магнитов и токов. Иными словами, в пространстве, окружающем электрический ток, создается магнитное поле. Магнитное поле неотделимо от электрического тока. Именно эта связь между магнитным полем и электрическим током привела А. Ампера к гипотезе об элементарных электрических токах, объясняющей полюсность постоянных магнитов. С точки зрения А. Ампера, элементарный магнит — это круговой ток внутри атома, возникающий при вращении электрона вокруг ядра. При этом одна сторона витка соответствует северному, другая — южному полюсу. Именно поэтому нельзя отделить друг от друга северный и южный полюса подобно тому, как нельзя разделить две стороны одной плоскости. Построенная на этой системе взглядов теория А. Ампера позволяет объяснить все магнитные явления с помощью элементарных электрических токов. Из теории следует, что понятие магнитных зарядов, предложенное ранее Ш. Кулоном, не существует.
Кроме сказанного, оказывается, существует прямая связь между постоянным магнитом и проводником с током. Выражается она в том, что магнит действует на проводник с током. И наоборот, ток действует на магнит. То есть электрический ток обладает способностью намагничивать железо и притягивать его к себе. Два проводника с электрическим током взаимодействуют между собой. Таким образом, магнитные действия магнитов тождественны магнитным действиям токов при соответствующем подборе силы тока и формы проводников.
И последнее. Земля ориентирует не только магнитную стрелку в направлении с севера на юг, но и проводники с электрическим током — в направлении с запада на восток. Подведем итог изложенному. В пространстве, окружающем электрические токи и постоянные магниты, возникает силовое поле, называемое магнитным. Магнитное поле непрерывно в пространстве и способно действовать на проводники с током, движущиеся электрические заряды и постоянные магниты. Электрическое поле действует как на неподвижные, так и на движущиеся электрические заряды. Характер воздействия магнитного поля на проводники с током различен и зависит от формы проводника, его расположения и направления тока в нем. За направление магнитного поля в данной точке принимается направление, вдоль которого располагается положительная нормаль к рамке с током, или направление силы, которая действует на северный полюс магнитной стрелки. В качестве положительного направления нормали принимается направление, связанное с направлением тока правилом правого винта (рис. 11.1). То есть направление поступательного движения винта, головка которого вращается по направлению тока в контуре, и есть положительное направление нормали к рамке с током. Магнитное поле принято изображать графически с помощью силовых линий. Для постоянного магнита в виде подковы они выглядят в виде прямых линий, находящих от северного полюса и входящих в южный (рис 11.5).
Итак:
-
Все магнитные явления объясняются взаимодействием движущихся электрических зарядов.
-
Источником магнитного поля могут быть:
-
постоянные магниты;
-
макротоки — токи проводимости;
-
микротоки — токи в атоме при движении, в основном, электронов.
Силовой характеристикой магнитного поля является напряженность Н. Чаще всего используется магнитная индукция В: =, Тл.
Принцип суперпозиции: результирующий вектор магнитной индукции в данной точке пространства равен векторной сумме векторов магнитной индукции в данной точке пространства магнитных полей, образующих данное магнитное поле.
Сила Ампера прямо пропорциональна силе тока в проводнике, его длине, напряженности магнитного поля, ориентации относительно силовых линий магнитного поля (sina) и зависит от свойств среды (), в которой находится проводник
F = H I sina, H,
где 0 =4 Гн/м, Гн = Дж/А2 — магнитная постоянная; —-магнитная проницаемость среды. Эта безразмерная характеристика магнитных свойств вещества показывает, во сколько раз магнитное поле макротоков усиливается за счет микротоков в веществе. Подробно физическое содержание и будет рассмотрено несколько позже; — угол между прямолинейным проводником и вектором магнитной индукции.