- •Міністерство аграрної політики України
- •Навчальні матеріали з розділу курсу фізики.
- •1.Електромагнетизм.
- •2.Змінний електричний струм
- •2.1. Знаходження змінного струму. Миттєве і максимальне значення е. Р. С.
- •2.2.Амплітуда, період, частота і фаза змінного струму. Ефективне (діюче) значення струму і напруги
- •2.3.Опори в колі змінного струму
- •2.4.Трансформатори
- •Приклади рішення задач
- •Задачі для самостійного рішення
- •1.4. Приклади тестових питань для захисту теоретичної частини змісту модуля
- •1 . Основні фізичні постійні (округлені значення)
- •3 . Густина твердих тіл
- •4 . Густина рідин
- •5 . Густина газів (за нормальних умовх)
- •6. Ефективний діаметр молекули
- •7. Маси атомів легких ізотопів
- •8. Періоди напіврозпаду радіоактивних ізотопів
- •9.Магнітна проникливість (µ) пара- і діамагнетиків.
- •10.Температурний коєффіцієнт опору (α) речовин при температурі від 0 0с до 100 0с
- •11.Питомий опір (ρ) речовин при температурі 00с
- •Література
Навчальні матеріали з розділу курсу фізики.
1.Електромагнетизм.
Зв'язок магнітної індукції В с напруженістю Н магнітного поля
,
де — магнітна проникність ізотропного середовища; 0 — магнітна постійна. У вакуумі =1, і тоді магнітна індукція у вакуумі
.
Закон Біо - Савара – Лапласа
чи ,
де dВ — магнітна індукція поля, створюваного елементом дроту довжиною dl зі струмом І; вектор r-радіус-вектор, спрямований від елемента провідника до точки, в якій визначається магнітна індукція; — кут між радіусом-вектором і напрямком струму в елементі дроту.
Магнітна індукція в центрі колового струму
,
де R — радіус колового витка.
Магнітна індукція на вісі колового струму
,
де h — відстань від центра витка до точки, в якій визначається магнітна індукція.
Магнітна індукція поля прямого струму
,
де r0— відстань від вісі дроту до точки, в якій визначається магнітна індукція.
Магнітна індукція поля, створюваного відрізком дроту зі струмом (див. рис. 1, а і приклад 1),
.
Позначення зрозумілі з рисунка. Напрямок вектора магнітної індукції В позначено точкою — це значить, що В спрямований перпендикулярно площині креслення до нас.
При симетричному розташуванні кінців дроту щодо точки, в якій визначається магнітна індукція (рис. 1, б), -cos a2=cos a1=cos a, тоді
.
Магнітна індукція поля соленоїда
,
де n— відношення числа витків соленоїда до його довжини.
Сила, що діє на дріт зі струмом у магнітному полі (закон Ампера),
, чи ,
де l — довжина дроту; a — кут між напрямком струму в дроті і вектором магнітної індукції В. Це вираз справедливий для однорідного магнітного поля і прямого відрізка дроту. Якщо поле неоднорідне і провід не є прямим, то закон Ампера можна застосовувати до кожного елемента дроту окремо:
Магнітний момент плоского контуру зі струмом
,
де n — одиничний вектор нормалі (позитивної) до площини контуру; I— сила струму, що протікає по контурі; S — площа контуру.
Механічний (обертальний) момент, що діє на контур зі струмом, розмыщенний в однорідному магнітному полі,
чи ,
де a— кут між векторами рm і В.
Потенційна енергія (механічна) контуру зі струмом у магнітному полі
, чи
Відношення магнітного моменту рm до механічного L (моменту імпульсу) зарядженої частинки, що рухається по круговіій орбіті,
,
де Q — заряд частинки; m— маса частинки.
Сила Лоренца
, чи .
де — швидкість зарядженої частинки; a - кут між векторамиіВ.
Магнітний потік:
а) у випадку однорідного магнітного поля і плоскої поверхні
чи ,
де S — площа контуру; a — кут між нормаллю до площини контуру і вектором магнітної індукції:
б) у випадку неоднорідного поля і довільної поверхні:
(інтегрування ведеться по всій поверхні).
Ця формула вірна для соленоїда і тороїда з рівномірним намотуванням щільно прилягаючих один до одного N витків.
Робота по переміщенню замкнутого контуру в магнітному полі
.
ЕРС індукції
.
Різниця потенціалів на кінцях дроту, що рухається із швидкістю у магнітному полі,
,
де l — довжина дроту; a — кут між векторами і В.
Заряд, що протікає по замкнутому контурі при зміні магнітного потоку, що пронизує цей контур,
, чи ,
де R — опір контуру.
Індуктивність контуру
.
ЕРС самоіндукції
,
Індуктивність соленоїда
,
де n— відношення числа витків соленоїда до його довжини; V — об’єм соленоїда.
Миттєве значення сили струму в ланцюзі, що має опір R і індуктивність L:
а) (при замиканні ланцюга), де — ЕРС джерела струму; t — час, що пройшов після замикання ланцюга;
б) (при розмиканні ланцюга), де І0 — сила струму в ланцюзі при t=0; t — час, що пройшов з моменту розмикання ланцюга.
Енергія магнітного поля. Об'ємна густина енергії магнітного поля (відношення енергії магнітного поля соленоїда до його об’єму)
, чи ,
де В — магнітна індукція; Н — напруженість магнітного поля.