- •Электростатика. Постоянный ток. Электромагнетизм Для студентов факультета заочного обучения
- •Методические указания и контрольные задания
- •Электростатика. Постоянный ток. Электромагнетизм
- •Рабочая программа. Электростатика. Постоянный ток
- •Электромагнетизм
- •Раздел 3 электростатика Основные формулы Закон Кулона. Взаимодействие заряженных тел
- •Напряженность электрического поля. Электрическое смещение
- •Потенциал. Энергия системы электрических зарядов. Работа по перемещению заряда в поле
- •Электрический диполь. Свойства диэлектриков
- •Электрическая емкость. Конденсаторы
- •Энергия заряженного проводника. Энергия электрического поля
- •Раздел 4 постоянный ток Основные формулы Основные законы постоянного тока
- •Ток в металлах и газах
- •Раздел 5 электромагнетизм Магнитное поле постоянного тока
- •Сила, действующая на проводник с током в магнитном поле (сила Ампера)
- •Сила, действующая на заряд, движущийся в магнитном поле (сила Лоренца)
- •Закон полного тока. Магнитный поток. Магнитные цепи
- •Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле. Электромагнитная индукция. Индуктивность
- •Энергия магнитного поля
- •Электромагнитные колебания и волны
- •Магнитные свойства вещества
- •Рекомендации по решению задач
- •Примеры решения задач
- •Методические указания и контрольные задания по физике
Ток в металлах и газах
Плотность тока j, средняя скорость <v> упорядоченного движения носителей заряда и их концентрация n связаны соотношением
j=en<v>,
где е - элементарный заряд.
Закон Ома в дифференциальной форме
,
где γ - удельная проводимость проводника; - напряженность электрического поля.
Закон Джоуля - Ленца в дифференциальной форме
ω=γE2,
где ω - объемная плотность тепловой мощности.
Удельная электрическая проводимость
,
где е и т - заряд и масса электрона; п - концентрация электронов; <l>- средняя длина их свободного пробега; и - средняя скорость хаотического движении электронов.
Закон Видемана - Франца
,
где λ – теплопроводность, k – постоянная Больцмана.
Термоэлектродвижущая сила, возникающая в термопаре
ε = α (Т1-Т2),
где α - удельная термо-ЭДС; (Т1- Т2) - разность температур спаев термопары.
Подвижность ионов
,
где <v> - средняя скорость упорядоченного движения ионов; Е - напряженность электрического поля.
Закон Ома в дифференциальной форме для электролитов и газов при самостоятельном разряде в области, далекой от насыщения
,
где q -заряд иона; п- концентрация ионов; b+ и b- - подвижности соответственно положительных и отрицательных ионов.
Плотность тока насыщения
jнac = qn0d,
где п0- число пар ионов, создаваемых ионизатором в единице объема в единицу времени; d - расстояние между электродами (, где N - число пар ионов, создаваемых ионизатором за время t в пространстве между электродами; V - объем этого пространства).
Раздел 5 электромагнетизм Магнитное поле постоянного тока
Закон Био-Савара-Лапласа
где — магнитная индукция поля, создаваемого элементомi водника с током; — магнитная проницаемость; 0 — магнитная постоянная (0 =4 10 -7 Гн/м); — вектор, равный по модулю длинеdl проводника и совпадающий по направлению с током (элемент проводника); I — сила тока; — радиус-вектор, проведенный от середины элемента проводника к точке, магнитная индукция в которой определяется.
Модуль вектора выражается формулой
,
где — угол между векторами и.
Магнитная индукция связана с напряженностьюмагнитного поля (в случае однородной, изотропной среды) соотношением
или в вакууме
.
Магнитная индукция в центре кругового проводника с током
B=,
где R — радиус кривизны проводника.
Магнитная индукция поля, создаваемого бесконечно длинным прямым проводником с током
B=,
где r — расстояние от оси проводника.
Магнитная индукция поля, создаваемого отрезком проводника
B=
При симметричном расположении концов проводника относительно точки, в которой определяется магнитная индукция
B=
Магнитная индукция поля, создаваемого соленоидом в средней его части (или тороида на его оси)
,
где п — число витков, приходящихся на единицу длины соленоида; I — сила тока в одном витке.
Принцип суперпозиции магнитных полей: магнитная индукция результирующего поля равна векторной сумме магнитных индукций , ,…, складываемых полей
В частном случае наложения двух полей
,
а модуль магнитной индукции
,
где — угол между векторами и .