- •Ответы по физики.
- •Электростатика. Электрический заряд и напряженность электрического поля. Закон Кулона. Теорема Гаусса для поля в вакууме.
- •Электростатическое поле в диэлектриках. Основные уравнения электрстатики в диэлектриках.
- •Постоянный ток. Закон Ома для однородного и неоднородного участков цепи.
- •Сторонние силы. Эдс гальванического элемента. Закон ома для замкнутой цепи.
- •Правила кирхгофа.
- •Закон Джоуля Ленца в интегральной и дифференциальных формах.
- •Механические колебания. Амплитуда, круговая частота, фаза гармонических колебаний. Векторные диаграммы.
- •Гармонический осциллятор. Дифференциальное уравнение свободных незатухающих колебаний и его решение.
- •Вынужденные колебания. Резонанс. Резонансные кривые.
- •Затухающие свободные колебания. Логарифмический декремент затухания.Апериодические колебания.
- •Магнитное поле в вакууме. Магнитная индукция, поток вектора магнитной индукции. Принцип суперпозиции.
- •Виток с током в магнитном поле. Закон ампера. Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле.
- •Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца.
- •Циркуляция вектора магнитной индукции. Закон полного тока.
- •Магнитный поток. Теорема Остроградского-гаусса. Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле.
- •Явление электромагнитной индукции и ее вывод из закона сохр. Э.Нергии.
- •Магнитное поле в веществе. Атом в магнитном поле. Типы магнетиков. Намагниченность. Магнитная восприимчивость. Напряжённость магнитного поля, магнитная проницаемость среды.
- •Диамагнетики и парамагетики в магнитном поле.
- •Феррамагнетики. Явление гистерезиса. Доменная теория ферромагнетизма. Точка кюри.
- •Уравнения Максвелла для электромагнитного поля в интегральной форме. Ток смещения.
- •Уравнение максвелла в дифференциальной форме. Плотность энергии. Плотность потока энергии электромагнитных волн.
- •Гармонические электромагнитные колебьания и их хар-ки. Диф. Ур-ие гармонич. Колебаний и его решение.
- •Интерференция света. Интерференция двух лучей. И т.Д
- •Дифракция света. Принцип Гюй генса- френеля. Зоны френеля.
- •Дифракция параллельного пучка лучей на экране с длинной щелью. Дифракционный спектр. Условия минимумов.
- •Дифракционная решётка. Главные максимумы. Главные минимумы. Разрушающие способности. Угловая дисперсия. Формула вульфа- брэгта.
- •Поляризация света. Виды поляризации. Двойное лучепреломление.
- •Формулы Френеля. Закон брюста.
- •Тепловое излучение. Абсолютно чёрное тело. Закон стефана больцмана. Закон вина.
- •Корпускулярно-волновой дуализм света. Квант света. Энергия и импульс фотона. Внешний фотоэффект.
- •Световое давление. Опыты Лебедева. Эффект комптона.
- •Волновые свойчтва микрочастиц. Длина волны де Бройля. Волновая функция. Уравнение Шредингера.
- •Атом водорода. Теория Бора. Уровни энергии атома водорода. Кывантовые числа: главное, орбитальное, магнитное, спиновое.
- •Квантовая статистика. Фазовое пространство. Функция распределения. Понятие о квантовой статистике …
- •Вырожденный электронный газ в металлах. Вывод квантовой теории электропроводности металлов. Сверхпроводимость.
- •Контакт двух металлов по зональной теории. Термоэлектрические явления и их применение.
- •Ядерные силы. Энергия связи ядра. Энергетический эффект ядерной реакции. Закон радиоактивного распада. Время жизни ядра…
Ответы по физики.
№1
Электростатика. Электрический заряд и напряженность электрического поля. Закон Кулона. Теорема Гаусса для поля в вакууме.
Электростатика — раздел учения об электричестве, изучающий взаимодействие неподвижных электрических зарядов.
Между одноимённо заряженными телами возникает электростатическое (или кулоновское) отталкивание, а между разноимённо заряженными — электростатическое притяжение. Явление отталкивания одноименных зарядов лежит в основе создания электроскопа — прибора для обнаружения электрических зарядов.
В основе электростатики лежит закон Кулона. Этот закон описывает взаимодействие точечных электрических зарядов.
Электри́ческий заря́д — это физическая скалярная величина, определяющая способность тел быть источником электромагнитных полей и принимать участие в электромагнитном взаимодействии. Впервые электрический заряд был введён в законе Кулона в 1785 году.
Единица измерения заряда в СИ — кулон — электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника при силе тока 1 А за время 1 с. Заряд в один кулон очень велик. Если бы два носителя заряда (q1 = q2 = 1 Кл) расположили в вакууме на расстоянии 1 м, то они взаимодействовали бы с силой 9·109 H.
Напряжённость электри́ческого по́ля — векторная физическая величина, характеризующая электрическое поле в данной точке и численно равная отношению силы действующей на неподвижный[1] пробный заряд, помещенный в данную точку поля, к величине этого заряда :
.Из этого определения видно, почему напряженность электрического поля иногда называется силовой характеристикой электрического поля (действительно, всё отличие от вектора силы, действующей на заряженную частицу, только в постоянном[2] множителе).
В каждой точке пространства в данный момент времени существует свое значение вектора (вообще говоря - разное[3] в разных точках пространства), таким образом, - это векторное поле. Формально это выражается в записи
представляющей напряженность электрического поля как функцию пространственных координат (и времени, т.к. может меняться со временем). Это поле вместе с полем вектора магнитной индукции представляет собой электромагнитное поле[4], и законы, которым оно подчиняется, есть предмет электродинамики.
Напряжённость электрического поля в СИ измеряется в вольтах на метр [В/м].
Зако́н Куло́на — это закон, описывающий силы взаимодействия между точечными электрическими зарядами.
Был открыт Шарлем Кулоном в 1785 г. Проведя большое количество опытов с металлическими шариками, Шарль Кулон дал такую формулировку закона:
Модуль силы взаимодействия двух точечных зарядов в вакууме прямо пропорционален произведению модулей этих зарядов и обратно пропорционален квадрату расстояния между ними
Иначе: Два точечных заряда в вакууме действуют друг на друга с силами, которые пропорциональны произведению модулей этих зарядов, обратно пропорциональны квадрату расстояния между ними и направлены вдоль прямой, соединяющей эти заряды. Эти силы называются электростатическими (кулоновскими).
Важно отметить, что для того, чтобы закон был верен, необходимы:
А)точечность зарядов — то есть расстояние между заряженными телами много больше их размеров — впрочем, можно доказать, что сила взаимодействия двух объёмно распределённых зарядов со сферически симметричными непересекающимися пространственными распределениями равна силе взаимодействия двух эквивалентных точечных зарядов, размещённых в центрах сферической симметрии;
Б)их неподвижность. Иначе вступают в силу дополнительные эффекты: магнитное поле движущегося заряда и соответствующая ему дополнительная сила Лоренца, действующая на другой движущийся заряд;
В)взаимодействие в вакууме.
Однако с некоторыми корректировками закон справедлив также для взаимодействий зарядов в среде и для движущихся зарядов.[1]
В векторном виде в формулировке Ш. Кулона закон записывается следующим образом:
где — сила, с которой заряд 1 действует на заряд 2; — величина зарядов; — радиус-вектор (вектор, направленный от заряда 1 к заряду 2, и равный, по модулю, расстоянию между зарядами — ); — коэффициент пропорциональности. Таким образом, закон указывает, что одноимённые заряды отталкиваются (а разноимённые — притягиваются).
Теорема Гаусса (закон Гаусса) — один из основных законов электродинамики, входит в систему уравнений Максвелла. Выражает связь (а именно равенство с точностью до постоянного коэффициента) между потоком напряжённости электрического поля сквозь замкнутую поверхность и зарядом в объёме, ограниченном этой поверхностью. Применяется отдельно для вычисления электростатических полей.
Также теорема Гаусса верна для любых полей, для которых верен закон Кулона или его аналог (например, для ньютоновской гравитации). При этом она является, как принято считать, более фундаментальной, так как позволяет в частности вывести степень расстояния[1] в законе Кулона «из первых принципов», а не постулировать ее (или не находить эмпирически).
Общая формулировка: Поток вектора напряжённости электрического поля через любую произвольно выбранную замкнутую поверхность пропорционален заключённому внутри этой поверхности электрическому заряду.
где
- — поток вектора напряжённости электрического поля через замкнутую поверхность .
— полный заряд, содержащийся в объёме, который ограничивает поверхность .
-электрическая постоянная.
В дифференциальной форме теорема Гаусса выражается следующим образом:
- объёмная плотность заряда (в случае присутствия среды — суммарная плотность свободных и связанных зарядов), а -оператор набла.
№2
Работа сил электростатического поля. Потенциал. Связь напряжённости эл. Поля с потенциалом.
Электростатическое поле — поле, созданное неподвижными в пространстве и неизменными во времени электрическими зарядами (при отсутствии электрических токов).
Электрическое поле представляет собой особый вид материи, связанный с электрическими зарядами и передающий действия зарядов друг на друга.
Если в пространстве имеется система заряженных тел, то в каждой точке этого пространства существует силовое электрическое поле. Оно определяется через силу, действующую на пробный заряд, помещённый в это поле. Пробный заряд должен быть малым, чтобы не повлиять на характеристику электростатического поля.
Элементарная работа, совершаемая силой F при перемещении точечного электрического заряда из одной точки электростатического поля в другую на отрезке пути по определению равна - угол между вектором силы F и направлением движения Если работа совершается внешними силами, то dA0. Интегрируя последнее выражение, получим, что работа против сил поля при перемещении пробного заряда из точки “а” в точку “b” будет равна где - кулоновская сила, действующая на пробный заряд в каждой точке поля с напряженностью Е. Тогда работа Пусть заряд перемещается в поле заряда q из точки “а”, удалённой от q на расстоянии в точку “b”, удаленную от q на расстоянии
Как видно из рисунка тогда получим
Как было сказано выше, работа сил электростатического поля, совершаемая против внешних сил, равна по величине и противоположна по знаку работе внешних сил, следовательно.
Электростатический потенциа́л (см. также кулоновский потенциал) — скалярная энергетическая характеристика электростатического поля, характеризующая потенциальную энергию поля, которой обладает единичный заряд, помещённый в данную точку поля.
Электростатический потенциал равен отношению потенциальной энергии взаимодействия заряда с полем к величине этого заряда:
Напряжённость электростатического поля и потенциал связаны соотношением[1]
№3