2015-07-04
586
Законы электростатики: а)сохранения заряда: Q1+Q2+…+Qn=const. б) Кулона: 
Свойства электрического поля. Силовая характеристика – напряжённость: 
Точечный заряд или шар: 
r = R + а. Бесконечная пластина: 
-поверхностная плотность заряда.
Если 
то поле однородное. Принцип суперпозиции: 
Внутри проводника 
. В диэлектрике 
.
Работа электрического поля. А = Еq∆d (∆d- проекция 
)- не зависит от формы траектории → A = ∆Wk; A = – ∆Wn.
Потенциальная энергия заряда: Wn = Eqd; d-расстояние от отрицательной пластины.
Потенциал: 
– точечный заряд или шар. Внутри проводящей сферы Е=0,
→ φ1 - φ2 = 0, φ1= φ2 = φ пов для любых точек. Принцип суперпозиции: φ = φ1 + φ2 + ∙∙∙ + φn.
Разность потенциалов – напряжение. U = φ1 – φ2. A = qn(φ1 – φ2) = qnU. → U = 
. [U] = [B] = [Дж / Кл]
Для однородного поля 
; ∆d – перемещение по силовой линии поля.
Поверхность проводника – эквипотенциальная поверхность, φ1= φ2, φ1 – φ2 = 0, А = 0 – вдоль эквипотенциальной поверхности работа не совершается.
|
. Уединённая сфера: С = 4πε0R. Конденсатор: 
.
Плоский конденсатор: 
. Энергия поля конденсатора 
.
Объемная плотность энергии: 
Cоединение конденсаторов. 1. Параллельное: U1 = U2; Cб = C1 + C2; Q = Q1 + Q2.
2. Последовательное: Q1 = Q2; U = U1 + U2; 
.
Для двух: 
для n одинаковых: 
V11. ПОСТОЯННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК.
Сила тока. 
. Плотность тока: J = 
; I = q0nVS; n-концентрация электронов проводимости.
|
|
.
|
|
R – сопротивление; 
, ρуд – удельное сопротивление вещества;
l – длина; S – площадь поперечного сечения.
 |
ρ = ρ0(1 + α∆Т), α – температурный коэффициент сопротивления вещества.
У металлов α > 0, у электролитов α < 0. 
. R = R0(1 + α∆t).
| Соединение резисторов | Сила тока, I | Напряжение, U | Сопротивление, R | Для 2-х резисторов |
 Последовательное
| I1 = I2 = I3 | U = U1 + U2+… | R = R1 + R2 +…+Rn | 
|
| Параллельное | I = I1 + I2 + ∙∙∙+ In Для nодинаковых I = I1 n | U1 = U2 = U |  ;
Проводимость цепи:
G=G1+G2+…+Gn
 ; 
| 
|
Шунт (к амперметру): 
Дополнительное сопротивление (к вольтметру): Rдоп. = RV (n-1).
Работа. Мощность. 
. Q = A. Q = I2Rt - закон Джоуля - Ленца; 
Цепь с ЭДС: ع = 
; Закон Ома для цепи с Э.Д.С. 
или ﻉ = IR + Ir = U + Ir;
IR – падение напряжения на внешнем участке цепи, Ir – внутри источника.
Полная мощность P = I2 (R + r) = ﻉI.
Соединение источников Э.Д.С. а) последовательное: ﻉ = ± 1ﻉ± ﻉ2 ∙∙∙ ±ﻉ п: rб = r1 + r2 + ∙∙∙ + rn.
б) параллельное: 
для n одинаковых Э.Д.С. ﻉб = ﻉ1 , 
, если соединены одноимёнными полюсами.
Законы Кирхгофа. 1.В любом узле алгебраическая cумма токов равна 0, ∑ I = 0.
2. В любом замкнутом контуре алгебраическая сумма Э.Д.С. равна алгебраической сумме падений напряжения на всех участках цепи. ∑ﻉ п = ±∑(IR)k ±∑(Ir)n.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В РАЗЛИЧНЫХ СРЕДАХ.
а). В металлах; основные положения электронной теории.. I = enVS; 
~ U, где n – концентрация электронов
проводимости.
б). В электролитах – электролиз. Закон Фарадея: 
n – валентность химического элемента;
k – электрохимичкский эквивалент вещества, 
; F – число Фарадея, F = eNA = 96500 Кл / моль.
в). В газах – ионизация; а) работает ионизатор – несамостоятельный разряд; б) ионизация электронным ударом – самостоятельный разряд. 
Вольт–амперная характеристика газового разряда
г). В вакууме источником электронов является термоэлектронная эмиссия.
д ). В полупроводниках источником электронов и дырок является разрыв ковалентных связей, их количество зависит от температуры и освещенности.
Коэффициент усиления транзистора: 
VIII.ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ.
Магнитное поле. Источники поля: магнит, проводник с током, поток заряженных частиц.
Характеристика поля – вектор индукции магнитного поля 
,
– нормаль к рамке, направлениеопределяется по правилу буравчика
или правой руки, или с помощью магнитной стрелки.
М – вращающий момент, S – площадь рамки. M=ISB Sin α, где α – угол
между 
Принцип суперпозиции 
. Магнитное поле в веществе: 
Закон Ампера 
α – угол между и направлением тока. Правило левой руки.
Сила Лоренца 
, α – угол между и 
; если α = 900 - частица движется по окружности.
Взаимодействие токов: 
Взаимодействие движущихся зарядов: 
Электромагнитная индукция. Магнитный поток Ф = ВSCosα, α – угол между и . [Ф]=[Вб]=[Тл∙м2]=[В∙с].
Индукционный ток. 
~ 
~ 
~ 
. 
. Закон электромагнитной индукции (для одного витка) ﻉ i = - 
; 
.
Правило Ленца – определяет направление индукционного тока. Э.Д.С. в движущихся проводниках. ﻉ i = VBl Sin α, α – угол между и .
Э.Д.С. самоиндукции ﻉis = - 
; L-индуктивность, зависит от размеров и формы проводника и наличия сердечника. Ф = LI.
[L] = [Гн] = [ 
]. Энергия магнитного поля катушки 
(по аналогии с Ек = 
).
Электромагнитные колебания. Свободные – колебательный контур. Зарядили конденсатор: q = qmCosω0t, i = 0, U = Umaх, Wм = 0,Wэ = Wэ maх .
Закон сохранения энергии: W = Wм maх = Wэ maх = Wэ+ Wм. Частота колебаний в контуре: 
; 
-формула Томсона
- полное сопротивление колебательного контура в цепи ~ тока.
Вынужденные колебания. 1. Генератор ~ тока. Вынужденные колебания в цепи: 
ﻉ мSin ωt; ﻉ м 
= BSω;
2. Трансформатор. 
Ф = ФмCosω0t; е = ω 0ФмSinω0t; k = 
- коэффициент трансформации; к > 1 - понижающий,
к < 1 – повышающий. Нагрузочный режим: I1U1 ≈ I2U2; 
- передача со снижением потерь (Q=I2Rt).
а) В резисторе: 
; 
.
б) Цепь ~ тока с ёмкостью: q = CUмСosωt; 
; i опережает U; Iм = U м ωС → Хс = 
в) Цепь ~ тока с индуктивностью: 
U опережает 
. Uм = IмLω → ХL = Lω..
Излучение электромагнитных волн. 1. плотность электромагнитного поля: w э.м= ε0 E2; 2. Уравнение волны: Е = Е0 Sin ω(t-x/v); B = B0 Sin ω(t-x/v)
3. Интенсивность электромагнитной волны: I ~ E02; I ~ν4. 4. Интенсивность излучения точечного источника: I ~ 
5. Спектр электромагнитных волн. Шкала электромагнитных излучений: 1 мм – 770 нм – до видимого; 770 – 380 нм – видимое;
380 – 10 нм – ультрафиолетовое; 10 – 10-3 нм – рентгеновское; < 10-3 – γ – излучение.
IХ. ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИКА (используется понятие луча).
Законы. 1. В однородной среде свет распространяется прямолинейно. Количество изображений в 2-х зеркалах:
2. Отражение света. 
(α-угол между зеркалами)
а) Плоское α = α изображение мнимое, симметричное
