Реферат: Мини-шпаргалки по физике (1 курс)

-------------------------------------------------------------------

.t =∆t  V=скорость  u=фи  μ=мю

sina=sin альфа  siny=sinгамма

~ток=переменный ток

T ~тока — период переменного тока   V ~тока — напряжение переменного тока

 

-------------------------------------------------------------------

1. Открытие МП. Магнитная индукция. Вихревой хар-р МП

МП обнаружил Х. Эрстед в 1819 г.

МП-особая форма материи, посредство которой осуществляется взаимодействие

между движущимися харяженными частицами или телами, обладающими магнитным моментом. МП порождается электрич.током. Индикатор МП-замкнутый контур малых размеров или простоянный магнит. МП — вихревое, т.к силовые линии МП замкнуты. МП изображается через магнитные силовые линии.

Плотность линий магнит.индукции характеризует значение магнитной индукции — B

B=Fl/IS [B]=H*м/А*м2 =Тл (Тесла)

Модуль магнитной индукции-отношение максимальн.вращаюшего момента, действующего на контру с током в МП к магнитному моменту этого контура. B=Mмах/pm

 

2. Напряженность МП. Закон Б-С-Л

МП в вакууме характеризуется напряженностью H

H=Bo/μo  μo=4П*10-7 Гн/м  Bo= μoH  и Bo=B/ μтогда B=μμoH – связь магнитной инд. И напряжен.

Закон Б-С-Л: .H=I.l*sina/4Пr2 + РИС 13.8 на стр.207

Напряженность поля, создава. Элементом тока, текущего по участку .l в точке, располож. На r прямопроп. Силе тока и длине проводника и обр.проп.квадрату расстояния.

 

3. Магнитные поля прямолин.проводника, кругового тока, соленоида

прямолин.пров:  H=I/2Пr  B==μμoI/2Пr

кругового тока:  B=μμoH=μμoI/2r

соленоида H=In  B=μμoIn n-число витков на ед.длины соленоида

 

4. Закон Ампера. Взаимодействие токов

Закон Ампера: F=BI.l*sina На проводник с током, помещен.в однород.МП индукции B действует сила, пропорц.длине отрезка .l, силе тока I и индукции МП B

a=угол между направлен.тока и ветрока B

Сила, с которой 1ый проводник действ.на 2ой пропорц.произведен.силы токов и обр.проп расстоянию между ними F21=μμoI1I2l/2Пd + РИС 13.11на стр.210

Если проводники притягиваются — сила между ними отрицательная

 

5. Магнитный поток. Работа по перемещ.проводника с током в МП

Магнитный поток -физич.велиина, равная произведению проекции вектора магнитной индукции на площадь поверхности.Ф=Bn*.S=B.S*cosa  a-угол между нормалью и B

Магнитный поток характеризует число линий магнитной индукции, проход.через данную поверхность. Магнитный поток через замкнутую поверхность=0

Изменить магнитный поток можно: 1)изменяя B  2)изменяя ориентацию контура отностительно B, т.е вращая контур в МП.

[.Ф]=Вб(вебер)  1Вб=1 Тл*м2

При движении проводника в МП соверх.работа .A=F.x=BIl.x

.A=IB.S=I.Ф Работа, совершаемая силами Ампера при движ.проводника с током в МП=произвед.силы тока на магнитный поток + РИС 13.13 на стр.212

 

6. Действие МП на движ.заряд. Сила Лоренца

Движущиеся эл.заряды создают вокруг себя МП. Сила, с которой поле действует на каждый заряд (Сила Лоренца): Fл=F/n=BQ * .l/.t * sina  т.к .l/.t=V —средняя скорость заряда, то

Fл=BqV*sina  a-угол между вектором V и B  Сила лоренца направлена перпендикулярна V и B. 1) Если скорость заряда=0, то Fл=0 –МП не действует на заряд  2)Если a=0, то sina=0, Fл=0 -  МП не действует на заряд  + РИС 13.14 на стр.213

 

7. Удельный заряд. Магнитосфера Земли

Пропуская заряжен.частицы чере электрическое и магнитное поля, определяют их уд.заряд. mV2/2=Q(u1-u2), отсюда V=√2Q(u1-u2)/m  <span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;»>Удельный заряд:

Q/m=2(u1-u2)/R2B2

Приборы для разделения заряженных частиц по их уд.зар — масс-спетрографы

Магнитосфера-область околоземного пространства, свойсва и размеры которой определяются МП Земли и его взаимодействием с солнечным ветром.

Магнитосфера может удерживать заряж.частицы — они образуют радиационные пояса Земли.

 

8. Магнитные св-ва вещества. Природа диа-пара-ферромагнитизма

Магнетики-вещ-ва, способные намагничиваться во внешнем МП, т.е создавать свое собственное МП. Магнетики бывают слабомагнитные и сильномагнитные. К слабомагнитным относятся парамагнетики и диамагнетики. К сильномагнитным -ферромагнетики. Паромагнитные св-ва вещ-ва объясняются орбитальным движением электронов вокруг ядер атомов — создают собственное МП молекул. Парамагнетики: кислород, алюминий, патина. Для них μ зависит от температуры. У диамагнетиков μ не зависит от t'. Диамагнетики: золото, стекло, медь, мрамор, серебро, вода… Ферромагнетик состоит из множества самопроизвольно намагниченных обастей очень малых рамером — называются домены. + РИС 13.20 на стр.220Ферромагнетики: железо, никиль, кобальт.  Температура Кюри — t', при которой у ферромагнетика исчезают его ферромагнитные свойства — он становится паромагнетиком. Петля гистерезиса-замкнутая кривая индукции, которая образуется при периодическом перемагничивании ферромагнетика ~ током

 

9. Э-м индукция. Законы. Правило Ленца.

Э-м индукцию обнаружил Фарадей в 1831 г. Ток, возникающи при Э-м индукции-индукционный. Э-м индукция-возникновение индукционного МП в проводящем контуре, который либо перещается в постоянном МП, либо неподвижен в ~МП. Чем быстрее меняется число линий магнитной индукции-тем больше индукц.ток. Причина возникнов.инд.тока-изменен.магнитного потока..Ф=Bn*.S    N-кол-во витков

.Ф=B.S*cosa  .Ф=NB.S*cosa  I=.Ф/.t – cкорость изменения магнитного потока. Закон Фарадея: + РИС 14.1 на стр.227 ЭДС индукции в замкнутом контуре=по величине скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром, взятую с противоположным знаком.

ε=Аст/q  ; Aст=Fл=Fл*l/q=BVl*sina

Правило Ленца: Возникающий в замкнутом контуре инд.ток своим МП противидействует тому изменению магнитного потока, которым был вызван или инд.ток всегда противодействует причине, вызвавшей его

Явление Э-м индукции-в основе работы электрич.генераторов

 

10. Понятие Э-м теории Максвелла. Вихревое эл.поле...

Cв-ва индуцированного электрич.поля: 1)с зарядом не связано 2)линии напряженности замкнуты, его называют вихревым  3)истоков индуцированного поля указать нельзя  4)работа индуцированного поля вдоль замкнутого пути=0   A=Q=I2*R*.t

5)индуцированное эл.поля возникает независимо от наличия замкнутого проволочного контура. Положение Максвелла: Сущность явления Э-м индукции заключается не столько в появлении индукционного тока, сколько в возникновении вихревого электрич.поля.

Вихревое эл.поле можно применять для ускорения заряженных частиц. Токи Фуко-короткозамкнутые индукц.токи, возникающ.в массивном проводнике с малым R, движущимся в МП. Эти токи нагревают проводник (используются в электропечах, счетчиках электроэнергии).

 

11. Самоинд.Индуктивность

Любой проводник, по котороу теч.эл.ток находится в собств.МП. Изменяя

его можно получить ЭДС индукции. Самоиндукция-возникновение ЭДС

индукц.в проводнике, по которому течет перем.ток

Индуктивность-физ.вел., числ.=ЭДС самоинд, возник.в контуре при измен.

I на 1А за 1 с. L=εis.Δt/ΔI  [L]=Гц  Для удлин.соленоида: L=μμon2S/l

 n=N/l – число витков на ед.длины. L=μμoN2S*l/l*l    L=μμoN2V V-объем сол.

 

12. ЭНЕРГИЯ МП. ОБЪЕМНАЯ ПЛОТНОСТЬ ЭНЕРГИИ

Собств.энергия тока находится в МП, созданном проводником с током.

Wм=LI2/2   L=μμoN2V  , то  Wм= μμoN2VI2/2=μμoH2V/2-энергия МП солен.

Через магн.инд. Wм=μμoB2 V/2μ2μo2 =B2*V/2μμo

Энергия Э-м поля соленоида: W=Wэ+Wм=εεo E2*V/2 + μμoH2/2 *V

Объемная плотность энергии: ω=W/V   ωм=μμoH/2=B2/2μμo

ωэ= εεo E2/2 + μμoH2/2

 

13. КОЛЕБ.ДВИЖ.ХАР-КА КОЛ.ДВ

Кол.дв-движ точно повтор.через равные промеж.времени

Полное колеб.-1 законченный цикл кол.дв. T-время 1 полного кол. 

 ν-число полных кол. В ед.врем.   ν=1/T ω – кругов.частота — полные колем.

за время 2П ω=2Пν  А-амитуда-макс.отклон.от равновесия.

Гармонич.кол.-колеб.движ.опис.по закону sin или cos    S=Asin(ωot+uo)

Скор.кол.Vx=dS/dt=Aωot Vx=Vocosωot Ускор.ax=dV/dT=-Aωo2sinωot=-Vo2S

 

14. Свободные ЭМ колебания. Кол.контур.Превращ.энергии

Эм колеб-периодич.изменения зарядов, токов, напряжений.

Своб.кол-соверш. Без вн.воздействия-конденс.особожд.заряд

ωo2=1/LC  wo=1/√LC  T=2П/ωo =2П√LC По гарм.кол.изм.напряж, сила тока:

  U=Q/C=Qo*Sin(ωot+uo)/C=Uo*Sin(ωot+uo)

   I=dQ/dT=QoωoCos(ωot+uo)=Io(ωot+uo) При откл.ист.тока в цепи=ЭДС

самоинд. ε=-LdI/dT = q/C  -LdI/dT=Q/C  d2q/dt2+1Q/LC=0  1/LC=ωo2  

d2q/dt2 + ωo2q=0 =>ток достиг.макс.знач, если Q(U)на обкл.конд.=0

Превр.энерг.: При зарядке конд-появл.эл.поле, энергия Wэ=CU2/2

При разрядке — МП Wм=LI2/2 В идеальном контуреCU2/2= LI2/2

Энергия заряж.конд.периодич. измен.по закону Wэ=Qo2sin2(ωot+uo)/2C

т.к ω2 =1/LC, то  Wэ=ωo2LQo2 sin2(ωot+uo)/2  Wм=LIo2cos2(ωot+uo)/2  Io=Qoωo

Wм=ωo2 LQo2cos2(ωot+uo)/2  Полная энерг. Э-М поля: W=Wэ+Wм=ωo2 Lqo2/2

В ид.контуре суммарная энергия сохр, Э-м колебания незатухающие.

 

15. ЗАТУХАЮЩИЕ КОЛЕБАНИЯ...

В реальном кол.контуре есть R=0 => энергия в начале запасенная в контуре

расходуется на выделение тепла. A уменьш, колеб.затухают.

εis=U+IR  (U-на конд. IR-на провод)  εis=-Ld2q/dt2  U=q/C   I=dq/dt

-Ld2q/dt2=q/C+dq/dt * R    d2q/dt2 +R/L *dq/dt + 1/LC * q = 0

ωo2=1/LC      ς=R/2L – коэф.затух.   d2q/dt2 +2ς dq/dt + ωo2q=0

q=qme-ςt sin (ωt+ uo)  ω=√ωo2 -  ς2  =  √ ωo2 -R2/4L

qt=qme-ςt  =>А зат.кол уменьш.С теч.врем по экспоненциальному закону ωo > ς

Время релаксац.-промежуток времени, в теч.которого A зат.кол. Уменьш в e раз

τ=1/ς   V затух.клеб в контуре характеризуется дискрементом затухания Θ

Θ=ln qt/q(t+T)=ςT + РИСУНОК ГЕНЕРАТОРА НА ТРАНЗИСТОРЕ

 

16. ВЫНУЖДЕННЫЕ Э-м КОЛЕБАНИЯ

-колебания, возник.под действ.внешн.переодич.измен.ЭДС

Чтоб в колеб.конт.возникли вынужд.колеб.надо подвести к нему внешн.период.

Изм.ЭДС или переме.напряжен.

L dI/dt + IR + Q/C = U0sin ωt (:L)=>dI/dt +RI/L +Q/LC=Uo/L * sin ωt

а т.к I=dQ/dt   ω20=1/LC  <span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;» lang=«EN-US»>δ=R/2L

то <span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;» lang=«EN-US»>d2Q/dt2 + 2δ * dQ/dt + ω20Q = Uo/L * sin ωt

решение<span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;» lang=«EN-US»>: Q=Q0* sin (ωt + φ) =>

<span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;»>вын.кол.Происх. С частотой=ω<span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;»> и= гармонич.

I <span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;»>в конт.:

I=dQ/dt = ωQo * cos(ωt -  φ) =><span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;»>колебан.<span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;» lang=«EN-US»>Q и <span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;» lang=«EN-US»>I сдвинуты по ф. На п/<span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;»>2

Амплитуда и фаза: <span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;» lang=«EN-US»>Qo=Uo/w*√R2+(wL-1/wC)2               tg φ=R/1/wC-wL

Резонанс-резкое +<span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;» lang=«EN-US»>A,

когда <span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;» lang=«EN-US»>v вын.колеб-<span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;» lang=«EN-US»>>к <span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;» lang=«EN-US»>v собств.кол.сист — <span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;» lang=«EN-US»>wo  <span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;»>РИС

 

 

 

 

17. <span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;» lang=«EN-US»>~

ток. Генератор <span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;» lang=«EN-US»>~ тока

~<span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;»>ток-эл.ток, извен.со времен. Он — результат вынужд. Э-м колебаний.

Вынужд.колеб.созд. Генератором <span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;» lang=«EN-US»>~

тока, работ.на электростанц.

 <span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;» lang=«EN-US»>S-

<span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;»>площ.плоского.витка φ<span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;»>-угол между B <span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;»>и n (<span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;»>с векторами)

ф-магн.поток через <span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;» lang=«EN-US»>S

<span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;» lang=«EN-US»> РИС

 Ф=BS*cos <span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;» lang=«EN-US»>φ ( φ

<span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;»>=<span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;» lang=«EN-US»>2П*<span style=«font-size: 4pt; font-family: „Times New Roman CYR“;» lang=«EN-US»>υ*t) =><span style=«font-size: 4pt; font-family: „Times New Roman CYR“;»>Ф=BScos2П*<span style=«font-size: 4pt; font-family: „Times New Roman CYR“;» lang=«EN-US»>υ*t=BS<span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;» lang=«EN-US»>ω<span style=«font-size: 4pt; font-family: „Times New Roman CYR“;» lang=«EN-US»>t

По закону Фарадея: ε<span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;» lang=«EN-US»>=-.

Ф<span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;» lang=«EN-US»>/.<span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;» lang=«EN-US»>t = -dФ<span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;» lang=«EN-US»>/dt=-Ф<span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;» lang=«EN-US»>' а т.к  εi=-(BScos<span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;» lang=«EN-US»>ωt)=BSωsinωt =>

εm=BSω и  εi=εm*sinω<span style=«font-size: 4pt; font-family: „Times New Roman CYR“;» lang=«EN-US»>t 

ЭДС индукц. Максим. При sinωt=1, a=ωt=<span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;»>П<span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;» lang=«EN-US»>/2

Мгновенное знач.<span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;» lang=«EN-US»>~

тока: <span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;» lang=«EN-US»>I=εi/R=εo/R *sinωt   Io=εo/R=BSw/R 

I=Io*sinwt   ε=εo*sinwt   Колеб тока и эдс=по фазе  РИС

T ~<span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;»>тока-промеж.времени, в теч.которого перемен.ЭДС соверш.1 полн.колеб.

V ~<span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;»>тока — число полных колеб, соверш. За 1 сек.

 

18. ЕМКОСТНОЕ И ИНДУКТИВНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ

U и Q на обклад.конд.измен.по закону: U=Uo*sin<span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;» lang=«EN-US»>ωt; Q=CU=CUo*sinωt

<span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;»>а т.к I=dQ/dt

I=CωUo*sin (ωt + п/2)=Io*sin (ωt + п/2)=>~<span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;»>ток опереж.по фазе на П

/<span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;»>2

Если цепь, в котор.включ.конденсатор, обл.сопротивлен Xc<span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;»>-емкостным, то

Io=Uo/Xc <span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;»>Емкостное

r <span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;»>обр.проп.емкости и круговой частоте ~<span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;»>тока Xc=1/ωC

Ток возбуждает в катушке ЭДС самоиндукц: <span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;» lang=«EN-US»>ε=-L*dI/dt dI/dt=ωIo*sin(ωt+п/2),

Uo=ωLIo, то  ε=-ωLIo*sin(wt+п/2)=-Uo*sin(wt+п<span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;» lang=«EN-US»>/

2)  U=Uo*sin(wt+П<span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;» lang=«EN-US»>/2)

Закон ома для амплитуд.знач: <span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;» lang=«EN-US»>Io=Uo/

XL<span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;»> индуктивн.<span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;» lang=«EN-US»>R пропор.индукт<span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;» lang=«EN-US»>.и круг.част

XL=ωL                XL <span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;»>и

Xc-<span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;»>реактивные сопротивления 2РИС

 

19. ЗАКОН ОМА ДЛЯ ЭЛЕКТИЧ.ЦЕПИ <span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;» lang=«EN-US»>~

ТОКА

Если эл.цепь сост. Из послед.соед. Активного R, <span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;»>емкости

C <span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;»>и индуктивности L, <span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;»>то

полное напряжение можно найти из векторной диаграммы

значение угла  φ зависит от соотношения <span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;» lang=«EN-US»>UL

<span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;»>и Uc

если <span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;» lang=«EN-US»>UL=UC,

то<span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;» lang=«EN-US»> φ=0 -<span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;» lang=«EN-US»>I и <span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;» lang=«EN-US»>U = по фазе Значение Uo <span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;»>можно найти по т.Пифагора

Uo=√(U2R+(UL-Uc)2  Полное сопрот.<span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;» lang=«EN-US»>:Z=√(R2+(wL-1/wC)2

Закон Ома для амплитуд.знач. <span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;» lang=«EN-US»>Io

и <span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;» lang=«EN-US»>Uo: Io=Uo/√(R2+(wL-1/wc)2

Амплитуда силы <span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;» lang=«EN-US»>~

тока пропорц.амплитуде напряжения и обр.проп.полному R <span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial CYR“;»>цепи

Если индукт.<span style=«font-size: 4pt; font-family: „Arial

еще рефераты
Еще работы по физике