1. Електричне поле - це складова частина електромагнітного поля, яка описує взаємодію між нерухомими зарядами.

Напруженість електричного поля - це векторна фізична величина, яка дорівнює силі, яка діє у даній точці простору у даний момент часу на пробний одиничний електричний заряд у електричному полі.

Закон Кулона - один з основних законів електростатики, який визначає величину та напрямок сили взаємодії між двома нерухомими точковими зарядами.

2. Потенціал поля - це енергетична характеристика поля, яка характеризує потенційну енергію, якою володів би позитивний одиничний заряд, поміщений у дану точку поля. Одиниця електричного потенціалу - вольт (В).

Різниця потенціалів - характеристика електричного поля, різниця електростатичних потенціалів у двох точках простору.

Різниця потенціалів дорівнює роботі, яку потрібно здійснити проти електростатичних сил для того, щоб перемістити одиничний заряд із однієї точки простору в іншу.

Напруга на ділянці електричного кола дорівнює різниці потенціалів у тому випадку, якщо на ділянці немає джерел струму.

3. Електроємність (ємність) провідника - це величина, що дорівнює відношенню заряду Q, наданою провіднику, до його потенціалу j:

Ємність провідника залежить від його форми, лінійних розмірів і діелектричної проникності середовища і не залежить ні від заряду, ні від потенціалу. В СІ одиниця ємності називається фарад ( Ф ).

Конденсатор - система з двох чи більше електродів (обкладок), які розділені діелектриком, товщина якого менша у порівнянні з розміром обкладок. Така система має взаємну ємність і здатна зберігати електричний заряд. Конденсаторам знаходиться використання практично у всіх галузях електротехніки.

Конденсатори використовуються як фільтри при перетворенні змінного струму на постійний.

При з`єднанні конденсатора з котушкою індуктивності утворюється коливальний контур, який використовується у пристроях прийому-передачі.

За допомогою конденсаторів можна отримувати імпульси великої потужності, наприклад, у фотоспалахах.

Оскільки конденсатор здатний довгий час зберігати заряд, то його можна використовувати в якості елемента пам`яті.

Часто використовують не окремі конденсатори, а кілька з’єднаних між собою.

1) Паралельне з’єднання конденсаторів дозволяє одержати великі ємності: ,  ,  .

2) Послідовне з’єднання:

,  ,  .  

4. Електричний струм — впорядкований рух заряджених частинок у просторі.

У металах це електрони, напівпровідниках - електрони та дірки, у електролітах - позитивно та негативно заряджені іони, у іонізованих газах — іони та електрони. За напрямок струму вибирають рух позитивно заряджених частинок. Таким чином, напрямок струму в металах протилежний напрямку руху електронів.

Умови існування струму:

• Наявність заряджених частинок

• Наявність джерела струму

• Замкнутість електричного поля

Величина   називається силою струму, і відповідає кількості заряду (Δq), переміщеному через перетин провідника за час Δt. У системі СІ сила струму вимірюється в амперах.

Густина струму — векторна величина, її напрямок визначається напрямком потоку заряду. Вона позначається латинською літерою  ( ). Густина струму визначається, як величина заряду, яка протікає через одиничну площу за одиницю часу.

5. Закон Ома — це твердження про пропорційність сили струму в провіднику прикладеній напрузі.

Закон Ома справедливий для металів і напівпровідників при не надто великих прикладених напругах. У електротехніці прийнято записувати закон Ома у інтегральному вигляді

,

де U — прикладена напруга, I — сила струму, R — опір провідника.

Опором провідника називають фізичну величину, яка характеризує протидію струму у провіднику.

За одиницю опору взято опір такого провідника, в якому за напруги 1 В на його кінцях протікає струм силою 1 А. Одиниця опору називається омом (Ом).

Надпровідність — квантове явище протікання електричного струму у твердому тілі без втрат. Явище надпровідності існує для низки матеріалів, не обов'язково добрих провідників при звичайних температурах. Перехід до надпровідного стану відбувається при певній температурі, яку називають критичною температурою надпровідного переходу. Надпровідність, проте, може бути зруйнована, якщо помістити зразок у зовнішнє магнітне поле, яке перевищує певне критичне значення. Це критичне магнітне поле зменшується при збільшенні температури.

6. Електрорушійна сила  кількісна міра роботи сторонніх сил із переміщення заряду, характеристика джерела струму.

Позначається здебільшого літерою  , вимірюється в системі СІ у Вольтах. Зазвичай електрорушійна сила скорочується в текстах до е.р.с.

Електрорушійна сила ділянки кола дорівнює енергії, яку отримує одиничний заряд, пройшовши цю ділянку кола. .

В повному колі окрім опору навантаження є ще джерело джерело живлення, яке має свій власний внутрішній опір. Сила струму в ньому визначається формулою

, де   - електрорушійна сила, R - опір навантаження, r - внутрішній опір джерела струму.

7. Поняття роботи (A) електричного поля E при переміщенні заряду Q вводиться в повній відповідності з визначенням механічної роботи:

де   — різниця потенціалів (також уживається термін напруга)

У багатьох завданнях розглядається безперервне перенесення заряду протягом деякого часу між точками із заданою різницею потенціалів U(t), у такому разі формулу для роботи слід переписати таким чином:

,

де   — сила струму

Потужність (W) електричного струму для ділянки кола визначається звичайним способом, як похідна від роботи A за часом, тобто виразом:

— це найзагальніший вираз для потужності в електричному колі.

З врахуванням закону Ома : 

Електричну потужність, що виділяється на опорі R можна виразити як через струм:  , так і через напругу: 

Відповідно, робота (виділена теплота) є інтегралом потужності за часом:

8. Закон Джоуля - Ленца — кількість теплоти, що виділяється струмом в провіднику, пропорційна силі струму, часу його проходження і падінню напруги.

,

де I — сила струму, U — падіння напруги, t — час.

Закон Джоуля-Ленца справедливий у межах застосовності закону Ома.

9. При проходженні через електроліт електричний струм супроводжується хімічними реакціями на електродах, які можуть покриватися шаром металу, що виділяється з електроліту.

Електроліз – розклад речовин постійним електричним струмом.

Закони електролізу:

• При електролізі маса перетвореного речовини прямо пропорційна кількості електрики, що пройшов через електролітичні клітинку.

• При проходженні через електроліт одного і того ж кількості електрики маса перетвореного речовини залежить від маси та заряду іонів речовини.

10. Електричний розряд в газах -  проходження електричного струму через газове середовище під дією електричного поля, що супроводжується зміною стану газу.

Тліючий розряд — тип газового розряду із неоднорідним розподілом електричного поля між катодом і анодом.

Це самостійний розряд, в якому катод випромінює електрони внаслідок бомбардування позитивними йонами й високоенергетичними світловими квантами.

При тліючому розряді проміжок між катодом і анодом розділяється на області, що характеризуються різною яскравістю, і в яких відбуваються різні процеси. Основний спад напруги при тліючому розряді відбувається поблизу катода. Його називають катодним падінням потенціалу.

11. Термоелектронна емісія — явище зумовленого тепловим рухом вильоту електронів за межі речовини.

Термоелектронна емісія суттєва для функціонування вакуумних ламп, в яких електрони випромінюються негативно зарядженим катодом. Для збільшення емісії катод зазвичай підігрівається ниткою розжарення.

При нагріванні металу енергетичний розподіл електонів в зоні провідності змінюється. З'являються електрони з енергією, що перевищує рівень Фермі. Незначна кількість електронів може набути енергію, яка перевищує роботу виходу. Такі електрони можуть вийти за межі металу, в результаті чого виникає емісія електронів.

12. Катодні промені або електронні пучки - потоки електронів з катода електровакуумного приладу.

Вивчення властивостей катодних променів привело до висновку, що вони складаються з дрібних часток, що несуть негативний заряд і що летять з швидкістю, що досягає половини швидкості світла. Також вдалося визначити масу і величину їх заряду. Маса кожної частки дорівнювала 0,00055вуглецевої частинки. Заряд дорівнює 1,602 на 10 в мінус 19 ступеня. 

Електронно-променева трубка (ЕПТ) — електронний прилад, який має форму трубки, видовженої (часто з конічним розширенням) в напрямку осі електронного променя, що формується в ЕПТ. ЕПТ складається з електронно-оптичної системи, відхиляючої системи і флуоресцентного екрана або мішені.

Класифікація ЕПТ надзвичайно ускладнена, що пояснюється їх надзвичайно широким застосуванням у науці та техніці і можливістю модифікації конструкції з метою одержання технічних параметрів, які необхідні для реалізації конкретної технічної ідеї.

Залежно від методу управління електронним променем ЕПТ поділяються на:

• електростатичні (з електростатичною системою відхилення променів);

• електромагнітні (з електромагнітною системою відхилення променів).

Залежно від призначення ЕПТ поділяються на:

• електронно-графічні трубки (приймальні, телевізійні, осцилографічні, індикаторні,

• запам'ятовуючі, знакодрукувальні, кодувальні та ін.);

• оптико-електронні претворюючі трубки (передавальні телевізійні трубки, електронно-оптичні перетворювачі та ін.);

• електронно-променеві перемикачі (комутатори);

• інші ЕПТ.

Електронно-графічні ЕПТ — група електронно-променевих трубок, які застосовуються в різноманітних галузях техніки, для перетворення електричних сигналів в оптичні (перетворення типу «сигнал — світло»).

Електронно-графічні ЕПТ поділяються:

Залежно від області застосування:

• приймальні телевізійні (кінескопи, ЕПТ з надвисокою роздільною здатністю для спеціальних телевізійних систем, та ін.);

• приймальні осцилографічні (низькочастотні, високочастотні, надвисокочастотні, імпульсні високовольтні та ін.);

• приймальні індикаторні;

• запам'ятовуючі;

• знакодрукувальні;

• кодувальні;

• інші ЕПТ.

13. Напівпровідник - матеріал, електропровідність якого має проміжне значення між провідностями провідника та діелектрика.

Напівпровідники використовуються для виготовлення різних приладів, що використовуються в електротехніці. Прилади ці довговічні, малогабаритні, міцні. Які ж властивості напівпровідників? (Кремній, германій, селен).

1)    Залежність питомого опору від стану речовини.

• температури: з підвищенням температури опір зменшується;

• освітлення: внаслідок освітлення опір зменшується;

• наявність домішок: у сотні, тисячі разів змінюється опір зовнішніх електричних полів; 

• опромінення ядерними частинками.

2)    Спостерігається новий тип провідності що обумовлена рухом позитивних зарядів.

3)    На відміну від металів, де електрони вільні, у напівпровідниках валентні електрони у зв’язаному стані.

Щоб збільшити провідність напівпровідників, потрібно збільшити концентрацію вільних носіїв заряду. А це можна зробити при підвищенні температури чи освітлення, тобто зміною зовнішніх умов, або зміною хімічного складу напівпровідника. 

Власна провідність:

Під дією зовнішніх факторів деякі валентні електрони атомів кристалічних решіток здобувають енергію, достатню для звільнення від ковалентних зв'язків. Так, при будь-яких температурах вище абсолютного нуля атоми твердого тіла коливаються біля вузлів кристалічних решіток Чим вище температура, тим більше амплітуда коливань. Час від часу енергія цих коливань, окремі флуктуації якої можуть перевищувати її середнє значення, повідомляється якому-небудь електрону, у результаті чого його повна енергія виявляється достатньої для переходу з валентної зони в зону провідності. Цей процес носить вірогідний характер.

Домішкова провідність:

Наявність домішок істотно змінює провідність напівпровідника.

У залежності від того, атоми якої речовини будуть введені в кристал, можна отримати перевагу надлишкових електронів чи дірок, тобто одержати напівпровідник з електронною чи дірковою провідністю.

Провідність, викликана присутністю в кристалі напівпровідника домішок із атомів з іншою валентністю, називається домішковою. Домішки, що викликають у напівпровіднику збільшення вільних електронів, називаються донорними, а які викликають збільшення дірок — акцепторними.

p-n перехід — область контакту напівпровідників p- та n-типу, яка характеризується одностороннім пропусканням електричного струму.

Елекгронно-дірковий (або р-п) перехід виникає при контакті напівпровідників з різним типом провідності, який здійснюється їх сплавленням, іонною імплантацією або іншими технологічними прийомами. У напівпровідникові р-типу основні носії струму — електрони, концентрація яких n. У результаті теплової генерації в ньому існують також неосновні носії заряду — дірки, концентрація яких рn, причому n>>рn. У напівпровідникові р — типу основні носії дірки концентрацією р і неосновні-електрони концентрацією nр взаємозв’язані аналогічною нерівністю p>>np.

Напівпровідникові прилади можна розділити на дві великі групи: біполярні та уніполярні. До біполярних приладів відносяться: діоди з PN переходом, біполярні транзистори, тірістори. До уніполярних відносяться: діоди з контактом метал-напівпровідник, діоди Ганна, польові транзистори. Крім цього окрему групу складають прилади, в яких використовуються об'ємні властивості матеріалів: термістори, фоторезистори, варістори та ін.

14. Магнітне поле — особлива форма матерії, за допомогою якої здійснюється взаємодія між рухомими електрично зарядженими частинками.

Магнітне поле - складова електромагнітного поля, яка створюється змінним у часі електричним полем, рухомими електричними зарядами або спінами заряджених частинок. Магнітне поле спричиняє силову дію на рухомі електричні заряди. Нерухомі електричні заряди з магнітним полем не взаємодіють, але елементарні частинки з ненульовим спіном, які мають власний магнітний момент, є джерелом магнітного поля і магнітне поле спричиняє на них силову дію, навіть якщо вони перебувають у стані спокою.

Магнітне поле утворюється, наприклад, у просторі довкола провідника, по якому тече струм або довкола постійного магніту.

Правило правої руки - це правило, що дозволяє визначити напрям силових ліній магнітного поля навколо провідника зі струмом.

Якщо обхопити правою рукою провідник таким чином, щоб великий палець вказував напрям струму в ньому, то решта пальців вказуватиме напрям вектора магнітної індукції.

15. Електричний струм має магнітну дію, тобто магнітні явища супроводжують електричний струм. Одне з таких явищ — це взаємодія провідників, якими проходить електричний струм. Сили взаємодії, що виникають у цьому випадку, називаються магнітними силами.

Можна провести такий дослід. Розташуємо на столі магнітну стрілку, а над нею провідник, увімкнений у коло джерела струму. Коли коло замкнеться, стрілка відхилиться від положення рівноваги. Отже, провідник зі струмом і магнітна стрілка взаємодіють між собою.

Цей дослід вперше провів і пояснив датський учений X. Ерстед. Він припустив, що навколо провідника зі струмом існує магнітне поле, яке й діє на магнітну стрілку.

Відтак, навколо рухомих електричних зарядів або навколо провідників зі струмом існує магнітне поле. Магнітне поле діє на рухомі електричні заряди. Знаючи про це, можна пояснити взаємодію двох паралельних провідників зі струмом: коли одним із провідників проходить струм, то навколо нього виникає магнітне поле, яке діє на рухомі заряджені частинки другого провідника.

Отже, навколо нерухомих зарядів існує електричне поле, а навколо рухомих зарядів — і електричне, і магнітне.

Ампер це сила постійного електричного струму, що, протікаючи по двох прямих паралельних провідниках нескінченної довжини з незначним поперечним перетином, розташованих на відстані 1 метр один від одного у вакуумі, створює між цими провідниками силу, що дорівнює 2×10⁻⁷ньютон на метр довжини.

16. Дія магнітного поля на провідник зі струмом:

Якщо між полюсами магніту підвісити провідник із струмом, то провідник виштовхується з магнітного поля або втягується в нього, в залежності від напряму струму. Рух провідника є наслідком взаємодії магнітного поля постійного магніту з магнітним полем струму. Сила, з якою магнітне поле діє на провідник зі струмом, називається силою Ампера.

Правило лівої руки — мнемонічне правило, що допомагає визначити напрям сили Ампера, яка діє на рухомий заряд або провідник зі струмом у магнітному полі.

Якщо розташувати ліву долоню так, щоб витягнуті пальці збігалися з напрямом струму, а силові лінії магнітного поля входили в долоню, то відставлений великий палець вкаже напрям сили, що діє на провідник.

17. Основні характеристики магнітного поля:

Магнітна проникність є ступінь магнетизму матеріалу, що лінійно залежить від прикладеного магнітного поля. Найчастіше позначається грецькою літерою μ. Термін був створений у вересні 1885 року Олівером Хевісайдом.

В системі СІ магнітна проникність є безрозмірною величиною. В порожнечі магнітна проникність має значення μ₀ - магнітна константа або "магнітна проникність вільного простору", і має точне (визначене) значення

 Н·A^-2.

Магнітний потік - потік вектора магнітної індукції.

Магнітний потік позначається зазвичай грецькою літерою Φ, вимірюється у системі СІ у веберах, у системі СГСМ одиницею вимірювання магнітного потоку є максвел: магнітний потік поля величиною 1 гаус через сантиметр квадратний площі.

Магнітний потік через нескінченно маленьку площадку dS визначається як

dΦ = BdScosθ,

де B — значення індукції магнітного поля, θ — кут між напрямком поля й нормаллю до поверхні. У векторній формі

.

Магнітна індукція - векторна фізична величина, яка характеризує величину і напрямок магнітного поля з урахуванням впливу середовища. Магнітна індукція пов'язана з напруженістю магнітного поля  :

,

Де μ— магнітна проникність.

У системі СГС магнітна індукція поля вимірюється в гаусах (Гс), в системі СІ — в теслах (Тл).

Напруженість магнітного поля - векторна характеристика, яка визначає величину й напрям магнітного поля в даній точці в даний час.

Позначається зазвичай латинською літерою  , вимірюється в ерстедах у системі СГСМ і ампер-витках на метр (А·в/м) у системі СІ.

Напруженість магнітного поля визначається першим рівнянням Максвела. У диференціальній формі воно має такий вигляд

,

де   — вектор електричної індукції,   — густина електричного струму, с — швидкість світла.

Це рівняння значить, що вихрове магнітне поле породжується змінним електричним полем, або ж електричними струмами.

18. Сила Лоренца - сила, що діє на електричний заряд, який перебуває у електромагнітному полі.

.

Тут   - сила, q - величина заряду,   - напруженість електричного поля,   - швидкість руху заряду,   - вектор магнітної індукції.^[1]

Електричне поле діє на заряд із силою, направленою вздовж силових ліній поля. Магнітне поле діє лише на рухомі заряди. Сила дії магнітного поля перпендикулярна до силових ліній поля й до швидкості руху заряду.

Названа на честь Гендрика Лоренца, який розробив це поняття 1895 року.

Рух зарядів у магнітному полі.

а). Якщо α = 90°, заряд рухається по колу з радіусом r.

б). Якщо α відмінне від 90°, то заряд рухається по спіралі.

19. Парамагнетики — речовини з невеликою позитивною магнітною сприйнятливістю, які у зовнішньому магнітному полі намагнічуються вздовж поля і дещо підсилюють його.

Діамагнетик - речовина з від'ємною магнітною сприйнятливістю.

Явище діамагнетизму зумовлене ларморівською прецесією електронів у магнітному полі.

Процеси, які визначають діамагнітні властивості речовини, відбуваються у всіх без вийнятку матеріалах, але вони слабкі й у випадкупарамагнетиків не грають суттєвої ролі порівняно із іншими процесами.

Ідеальний діамагнетик має магнітну сприйнятливість рівну −1, що призводить до виштовхування магнітного поля із речовини. Ідеальними діамагнетиками є надпровідники.

Феромагнетики - деякі метали (залізо, нікель, кобальт, гадоліній, манган, хром та їхні сплави) з великою магнітною проникністю, що проявляють явище гістерезису; розрізняють м'які феромагнетики з малою коерцитивною силою та тверді феромагнетики з великою коерцитивною силою. Феромагнетики використовуються для виробництва постійних магнітів, осердь електромагнітів та трансформаторів.

Феромагнетики складаються з окремо намагнічених областей, які називаються доменами.

   У зовнішньому магнітному полі феромагнетик почне намагнічуватись, тобто виникне і буде зростати його результуючий магнітний момент. Криві намагнічування та петлі гістерезису (процеси перемагнічування) визначаються, в першу чергу, зміною доменної структури у зовнішньому магнітному полі . Це відбувається шляхом зміни об'єму доменів з різною орієнтацією векторів  у них за рахунок зсуву границь доменів. Окрім того, відбувається обертання векторів  у напрямку зовнішнього поля. 

При розмагнічуванні  феромагнетика з стану магнітного насичення відбувається відновлення доменної структури шляхом виникнення зародків перемагнічування – областей з зворотною (по відношенню до початкової) намагніченістю. 

Гістерезис – неоднозначна залежність змін фізичної величини, яка означає стан тіла, від зміни іншої фізичної величини, яка визначає зовнішні умови (напруженість магнітних Н та електричних Е полів). Гістерезис спостерігається в тих випадках, коли стан тіла визначається зовнішніми умовами не лише в даний момент часу, але й попередні моменти, тобто, коли стан системи залежить від її минулого (історії).

Гістерезис означає не накладання перебігу змін у протилежних напрямках (незбіжність кривих, що описують такі зміни).

Розрізняють гістерезис:

• магнітний;

• діелектричний;

• пружний:

• магнітострикційний;

• температурний;

• термомагнітний та інші.

20. Електромагнітна індукція — виникнення електрорушійної сили у провіднику, що перебуває у змінному магнітному полі.

Явище електромагнітної індукції відкрив у 1831 році Майкл Фарадей. До того було відомо, що електричний струм у провіднику створює магнітне поле. Однак оберненого явища не спостерігалося. Постійне магнітне поле не створює електричного струму. Фарадей встановив, що струм виникає при зміні магнітного поля. Якщо підносити й віддаляти до рамки з провідного матеріалу постійний магніт, то стрілка підключеного до рамки вольтметра відхилятиметься, детектуючи електричний струм. Ще краще це явище проявляється, якщо вставляти (виймати) магнітне осердя в котушку з намотаним провідником.

Фарадей встановив кількісний закон електромагнітної індукції, описавши його рівнянням:

,де

 — електрорушійна сила (ЕРС), яка виникає в котушці, що перебуває у змінному магнітному полі, у вольтах

N — кількість витків у котушці

Φ — магнітний потік у веберах

Якщо в провіднику виникає електрорушійна сила, то відповідно, індукований в ньому струм буде визначатися за законом Ома формулою

,

де R - опір провідника. Такий струм називається індукційним струмом.

Досліди Фарадея:

У природі існує особлива форма матерії, єдине ціле - електромагнітне поле. Одна із форм його виявлення - магнітне поле, друга - електричне. Між цими полями існує тісний зв'язок: змінне з часом електричне поле породжує магнітне, а магнітне породжує електричне поле. Цей зв'язок встановлено завдяки відкриттю 1831 року англійським вченим М. Фарадеєм явища електромагнітної індукції. Це явище згодом стало основою всієї електротехніки і радіотехніки. Зокрема, дія генераторів всіх електростанцій світу, що перетворюють механічну енергію в енергію електричного струму, ґрунтується на явищі електромагнітної індукції. Це явище встановив Фарадей на основі дослідів. У котушку, кінці якої замкнено на чутливий до струму прилад (гальванометр), уводимо або витягуємо магніт. Під час переміщення магніту створюється змінне з часом магнітне поле, в якому знаходиться котушка. Кожного разу в котушці (замкнений провідник) під дією змінного магнітного поля виникає струм, який називають індукційним струмом.

Індукційний струм в котушці з металевого дроту виникає також під час зміни сили струму в другій котушці, магнітне поле якої пронизує першу котушку. Індукційний струм утворюється також під час руху котушки відносно нерухомого постійного магніту. Якщо з'єднана з гальванометром котушка рухається повільно в однорідному полі, то індукційний струм не виникає, бо кількість силових ліній, що перетинають котушку, увесь час залишається незмінною.

Поява електричного струму в замкненому контурі під час зміни магнітного поля, що його пронизує, свідчить про дію в контурі сторонніх сил не електростатистичної природи або про виникнення ЕРС індукції. Кількісний опис явища електромагнітної індукції виконують на основі встановлення зв'язку між ЕРС індукції і фізичною величиною, яку називають магнітним потоком (Ф).

Ф = BScosa.

Правило Ленца — закон, за яким можна визначити напрям індукційного струму.

Згідно з правилом Ленца індукційний струм, що виникає в замкнутому контурі, своїм магнітним полем протидіє зміні магнітного потоку, який збуджує даний струм.

Його встановив російський фізик Е. Х. Ленц 1833 року.

21. Індуктивність — фізична величина, що характеризує здатність провідника нагромаджувати енергію магнітного поля, коли в ньому протікає електричний струм.

Позначається здебільшого латинською літерою L, в системі СІ вимірюється в Генрі.

Дорівнює відношенню магнітного потоку Φ через контур, визначений електричним колом, до величини струму І в колі , тобто

L = Φ / I.

Енергія магнітного поля, створеного електричним струмом у колі, визначається формулою

.

Індуктивність залежить від форми контура.

Одиниця вимірювання - фізична величина певного розміру, прийнята для кількісного відображення однорідних з нею величин.

Розрізняють основні одиниці вимірювання, які визначаються за допомогою еталонів, і похідні одиниці, що визначаються за допомогою основних.

Вибір величини і кількості основні одиниць вимірювання може бути довільним і визначається тільки традиціями або угодами. Існує велика кількість різних систем одиниць вимірювання, які розрізняються вибором основних одиниць вимірювання.

22. Вихрові струми, струми Фуко (на честь Леона Фуко) — вихрові індукційні струми, які виникають у масивних провідниках при зміні магнітного потоку, який їх пронизує.

Вперше вихрові струми виявлені французьким ученим Франсуа Араго (1786—1853) в 1824 р. у мідному диску, розташованому на осі під магнітною стрілкою, яка оберталася. За рахунок вихрових струмів диск теж обертався.

Вихрові струми здебільшого шкідливі і тому, щоб зменшити їх вплив, вживають спеціальних заходів. Наприклад, у трансформаторах, електродвигунах суцільні деталі із заліза замінюють на виготовлені з окремих, тонких, ізольованих пластинок або проводів. Це збільшує опір для проходження вихрових струмів і зменшує нагрівання.

Нагрівання металів аж до їх плавлення у вакуумі використовують в індукційних печах, коли інші способи малопридатні.

23. Самоіндукція — явище виникнення електрорушійної сили в провіднику при зміні електричного струму в ньому. Знак електрорушійної сили завжди такий, що вона протидіє зміні сили струму. Самоіндукція призводить до скінченного часу наростання сили струму при вмиканні джерела живлення і спадання струму при розмиканні електричного кола.

Величина електрорушійної сили самоіндукції визначається за формулою

,

де   — е.р.с., I — сила струму, L — індуктивність.

Магнітне поле — особлива форма матерії, за допомогою якої здійснюється взаємодія міжрухомими електричнозарядженими частинками.

Енергія магнітного поля в просторі задається формулою

.

24. Гармонічними коливаннями називаються періодичні коливання фізичної величини, які відбуваються згідно із законом

,

де y — це фізична величина, що коливається, t — час, y₀ — це найбільше значення, яке приймає величина y під час коливань, яке називають амплітудою коливань, ω циклічначастота коливань,   — фаза коливань.

Періодом коливань називається величина

.

Лінійна частота коливань визначається, як

.

Параметри коливань:

• T(період) – це час одного повного коливання [T]=c

• (частота(ню)) – це число повних коливань за одиницю часу.

[ ]=Герц(Гц)

• А(амплітуда) – це максимальне відхилення тіла від стану рівноваги.

[A]=m(метр)

Т, , А = const (при незатухаючих коливаннях).

Математичний маятник — теоретична модель маятника, в якій матеріальна точка підвішена на невагомому нерозтяжному стержні і здійснює рух в вертикальній площині під впливом сил тяжіння з прискоренням вільного падіння.

Фізичний маятник - тверде тіло довільної форми, яке під дією сили тяжіння здійснює коливання навколо нерухомої горизонтальної, що не проходить через центр маси тіла.

Рух фізичного маятника складний. У загальному випадку його можна розділити на коливання і обертання центра маси щодо вісі і власне обертання.

25. Змінний струм - електричний струм, сила якого періодично змінюється з часом.

Змінний струм виникає в електричному колі зі змінною напругою. Коливання напруги

Особливістю змінного струму є те, що деякі елементи електричного кола впливають не лише на амплітуду струму, а й на його фазу. Тому для розрахунків електричних кіл замість опорів використовуються комплексні опори - імпеданси, а всі розрахунки проводяться з використанням комплексних чисел.

Період змінного струму – це час, протягом якого струм у провіднику проходить усі зміни.

Частота змінного струму – це число періодів у секунду.

26. Передача електроенергії відбувається з меншими втратами при високій напрузі й малій силі струму. Тому зазвичай лінії електропередач високовольтні. Водночас побутові й промислові машини вимагають високої сили струму й малої напруги, тому перед споживанням електроенергія перетворюється в низьковольтну.

Генератором змінного струму є система з нерухомого статора (складається із сталевого осердя та обмотки) і ротора (електромагніт із сталевим осердям), який обертається всередині нього. Через два контактних кільця, до яких притиснуті ковзні контакти щітки, проводиться електричний струм. Електромагніт створює магнітне поле, яке обертається з кутовою швидкістю обертання ротора та збуджує в обмотці статора ЕРС індукції.

Трансформатор складається з обмоток на спільному осерді. Одна з обмоток під'єднана до джерела змінного струму. Ця обмотка називається первинною. Інша обмотка, вторинна, служить джерелом струму для навантаження. Створений струмом у первинній обмотці змінний магнітний потік викликає появу е.р.с. у вторинній обмотці, оскільки обидві обмотки мають спільне осердя. Співвідношення е.р.с. у вторинній обмотці й напруги на первинній залежить від кількості витків у обох обмотках.