Шпаргалка по физике для студентов 1-го курса по билетам (стр. 3 из 3)
½*EP – работа эл. поля, затраченная на поляризацию в-ва
14-1)Что такое эл. ток?
Это направленное движение заряженных частиц.
14-2)Условия, необходимые для протекания тока.
а) наличие свободных зарядов в среде
б) Внутри проводника должно сущ. эл. поле
в) Эл. цепь должна быть замкнута
ОПР: I = dq/dt, j = qnU
14-3)Уравнение непрерывности
Рассмотрим в среде, где тече ток замкнутую поверхность S.
I = ∮SjdS = -dQ/dt, div j = -dρ/dt
Эти ур-ия абсолютно эквивалентны и называютя ур-ями непрер.
14-4)Закон Ома в дифф. форме
j = σE = E / ρ
σ – проводимость вещества, ρ – удельное сопротивление
14-5)Зависимость сопр металлов от температуры.
При достижении критической температуры (низкой) наблюдается явление сверхпроводимости у некоторых металлов (Pb, Sn, Al, Zn).
При этом сопротивление становится близким к 0. (график)
14-6)Явление высокотемп сверхпроводимости
В конце 80-х было открыто явление высокотемпер. сверхпроводимости. Оказалось, что некоторые керамики обладают сверхпроводимостью вплоть до Tкрит = 1000 К.
15-1)Что такое ЭДС?
ЭДС – это работа сторонних сил над еденичным положительным зарядом. ε = Aстор.сил / q (рисунок)
15-2)Правила Кирхгоффа.
1) Алгебраическая сумма токов, сходящихся в узле = 0. (Сумма втекающих токов = сумме вытекающих)
2) В любом замкнутом контуре алгебраическая сумма падений напряжений = алгебраической суме ЭДС.
Для того, чтобы воспользоваться этим законом, нужно:
а) расставить произвольным образом токи
б) выбирают произвольным образом направление обхода тока
в) правило знака: если ток совпадает с направлением обхода, то +.
15-3)З-н Джоуля-Ленца в дифф. форме.
Этот з-н позволяет выщитывать тепло, выделяющееся на сопротивлении, при протекании тока.
ω = σE2 = jE = E2/ρ = j2/σ = ρj2
15-4)З-н Джоуля-Ленца в школьной форме.
dQ = I2 Rdt
16-1)Закон Био-Савара-Лапласа
dB = μ0/4π*I[dlxr] / r3
провод: B = μ0I/2πb круг: B = μ0I/2R
16-2)З-н полного тока. Теорема циркуляции.
∫SBdS = 0 Поток вектора B через зам. поверхность S = 0.
∮ГBdl = μ0ΣIвнутри контура
в дифф ворме: rotB = μ0j, divB = 0
16-3)Что такое линии магнитной инд-ии и их св-ва.
Магнитное поле удобно изображать с помощью линий магнитной индукции, они проводятся след. образом:
а) в каждой точке пространства вектор магнитной индукции совпадает с напряженностью вектора B.
б) Линии магнитной индукции замкнуты и не пересекаются (магнитных зарядов не существует)
в) густота линий пропорциональна модулю B.
16-5)Принцип суперпозиции для магнитного поля.
Магнитное поле любого тока представляет из себя векторную суперпозицию полей, создаваемых отдельными элементами тока.
B = ΣBi
17-1)Сила Лоренца
Это сила, действующая на движущийся заряд со стороны магнитного поля, перпенд. скорости заряда.
F = q [VxB]
Эта сила не изменяет скорости частицы, а меняет лишь ее направление.
17-2)Движение частицы в однородном магн. поле
Она движется по винтовой лестнице, если влетела под углом α.
R = mV/qB, T = 2πm/qB, h = 2πmVcosα/qB
17-3)Закон Ампера
Сила, действующая со стороны магнитного поля на кусок проводника с током.
dF = I dlxB
17-4)Момент силы, действующей на виток с током в однородном магнитном поле.
Момент силы, действ. на замкн. контур с током в однородном магн. поле не зависит от точки пространства, отн. кот. он вычисляется.
M = pm x B
pm – магнитный момент, pm = ISn
17-5)Что такое магнитный момент витка с током?
pm – магнитный момент, pm = ISn
Он совпадает с направлением положительной нормали к контуру
17-6)Работа сил магн. поля при перем проводника.
A12 = I ( BS2 – BS1)A12 = I (φ2 – φ1)
BlΔx
| |
18-1)Ур-ие магнитного поля в веществе
B = B0 + B’
B0 – магн. поле, создаваемое внешними токами
B’ – магн. поле, создаваемое микротоками в-ва
При наложении внешнего магнитного поля, магнитные моменты атомов выстраиваются либо по, либо против поля.
18-2)Что такое намагниченность в-ва?
Величина, характеризующая магнитные св-ва вещества называется намагниченностью и определяется след. образом:
J = ΣPm/V (магнитный момент в ед. объема в-ва)
18-3)Определение напряженности магн поля.
H = B/ μ0 – J, размерность [А/м]
Связь между напряженностью и вектором B:
B = μμ0H, где μ – относительная магн. проницаемость
18-4)Типы магнетиков.
x – магнитная восприимчивость ед. объема в-ва
а) парамагнетики ( x >= 0, 10-2 / 10-4)
Парамагнетиками называются в-ва, у которых атомы имеют ненулевой собственный магнитный момент, кот. ориентируется во внешнем магнитном поле по направлению поля.
б) Диамагнетики ( x <= 0, |x| = 10-2 / 10-4 )
В-ва, у которых собственный магнитный момент атомов = 0. Под влиянием внешнего магнитного поля в атомах наводятся магнитные моменты, кот. оказываются направленными против внешнего магнитного поля.
Для случаев а) и б) μ ≈ 1.
в) ферромагнетики (Fe, Ni, Co)
x-μ = 1+x ~ 103 - 106
Большой коэф. μ объяснчется тем, что в этих существах существуют целые области спонтанной намагниченности, кот. называются доменами. Под влиянием внешнего магн. поля
домены выстраиваются по полю и создают очень сильное собственное магнитное поле, которое может в несколько раз превосходить внешнее магн. поле.
18-5) Гран. усл-я на границе р-ла 2-х магнетиков.
На границе раздела сохр. нормальная сост. B и тангенц. H.
B1n = B2n, H1T = H2T
19-1)Что такое явл. электромагнитной индукции и ЭДС индукции?
В замкнутом контуре, при изменении магнитного потока, пронизывающего контур, в контуре течет ток.
Направление индукционного тока определяется правилом Ленца: инд. ток направлен так, чтобы противодействовать причинам его вызвавшим. В контуре при изменяемом магнитном потоке возникает ЭДС.
εинд = -dФ / dt
19-2)ЭДС самоиндукции.
Если при изменениях силы тока индуктивность остается постоянной, то выражение для ЭДС самоиндукции имеет вид:
εS = -L * dI / dt
L – индуктивность
19-3)Что такое индуктивность?
Коэффициент пропорциональности L между силой тока и полным магнитным потоком называется индуктивностью контура.
Ψ = LI
19-4)Энергия катушки индуктивности с током.
WL = LI2 / 2
19-5)Плотность энергии магнитного поля
ω = μμ0H2 / 2 = BH/2 = B2 / 2μμ0
20-1)Что такое вихревое эл. поле?
Появление ЭДС в контуре объясняется появлением вихревого эл. поля. Вихревые эл. поля, в отличие от эл. полей, созд, неподвижными зарядами, являются замкнутыми.
20-2)Что такое ток смещения?
Для устранения математического противоречия (divrotH = 0) введем в правую часть ур-ия (rotH = j) дополнительное слагаемое jсмещ. , называемым током смещения.
rotH = j + jсмеш = j + dD / dt
jсмещ = dD / dt
20-3)Ур-ие Максвелла в интегр. форме
∮ГEdl = -∫SδB/δt * dS - опис. явл. электромагн. индукции
∫BdS = 0
подправленный з-н: ∮Hdl = ∫S (j + dB/dt ) dS
∫SDdS = ∫ ρdV
20-4)Ур-ие максвелла в дифф. форме:
rot E = -dB / dt
div B = 0
div D = 0
21-1) Постулаты спец. теории относительности:
1) принцип относительности Эйнштейна: Влюбых ИСО все законы физики имеют одинаковый вид.
2) Скорость любых тел, частиц, волн, сигналов не может в любых ИСО превышать скорость света.
21-2)Преобразования Лоренца
x = (x’ + Vt’) / √ x’ = (x - Vt) / √
y = y’ - y’ = y
z = z’ z’ = z
t = (t’ + Vx’/c2) / √ t’ = (t – Vx/c2) / √
21-3)Релятивистский з-н сложения скоростей
Ux = (Ux’ + V)/(1 + VUx’/c2) Ux’ = (Ux – V)/(1 – VUx/c2)
Uy = Uy’√ / (1+ VUx’/c2) -Uy’ = Uy√ / (1 – VUx/c2)
Uz = Uz’√ / (1 + VUx’/c2) Uz’ = Uz√ / (1 – VUx/c2)
21-4)В чем закл эффект лоренцова сокращения?
l = l0 * √
Длина тела максимальна в собственной СО, а в остальных меньше.
21-5)Эффект замедления времени
t = t0 / √
Интервал времени на Земле оказался гораздо меньшим, чем в собственной СО, т.е. в собственной СО время тече медленней.
22-1)Релятивистский з-н динамики.
dP/dt = (m0dV/dt) / √ + (m0V*V/c2*dV/dt ) / (1 – V2/c2)3/2
22-2)Что т. полная и кинет. эн-ия в рел. механике?
В релятивистской механики понятие полной энергии включает кинетическую энергию + потенциальную энергию, связанной с внутренней структкрой тела.
E = mc2 - полная энергия тела
Wk = mc2 – m0c2 - кинет. энергия тела
Масса в рел. мех. – хар-ка энергии тела
22-3)Связь полной и импульсов частиц
Px = (Px’ + E*V/c2) / √ Px’ = (Px – E * V/c2) / √
Py = Py’ - Py’ = Py
Pz = Pz’ Pz’ = Pz
E = (E’ + p’V) / √ E’ = (E – pV) / √
22-4) Связь энергии и импульса для фотона
mф= 0 - E = pc