Elektromagnetizmas ir elektrinis laukas

1.Elektromagnetizmas Krūviai yra 2rūšių:teig,neig. Krūvius galima sukurti trinties būdu. Kulono dėsnis:dviejų taškinių elektros krūvių elektrostatinės sąveikos jėga yra tiesiogiai proporcinga tų krūvių q1 ir q2 sandaugai ir atvirkšiai proporcinga atstumo tarp jų kvadratui. Kiekvienas elektrinis laukas bet kuriame jo taške esantįkrūvį q' veikia jėga F. Ši jėga tiesiogia proporcinga krūvio q1 didumui E=F/q' E-elektrinio lauko stiprumas. Elektriniam laukui galioja laukų superpozicijos principas E=E1+E+... Elektiniu dipoliu vadiname sistemą, sudarytą iš dviejų vienodo didumo ir priešingo ženklo taškinių krūvių +q ir –q, tarp kurių atstumas l yra mažas. Elektr.dipolio momentas p=ql. 2.Elektrinio lauko stiprio srautas Φ(e). Gauso teorema. Elektrinį lauką pavaizdavus stiprio linijomis, tolesniam jo vertinimui taikomas stiprio linijų srautasΦ(e), t.y. jų skaučius per plotq S. Jo nustatymo pagrindas – linijų skaičiaus,t.y. srauro dΦ(e) per nykstamai mažą plotelį dS, išraiška. Vektoriaus E srautas pro ploso S paviršių skaitine verte lygus šį paviršių veriančių jėgų linijų skaičiui. Gauso teorema: elektrostatinio lauko stiprumo vektoriaus srautas pro bet kokį uždarą paviršių yra tiesiogiai proporcingas to paviršiaus gaubiamų elektros krūvių algebrinei sumai. Linijų skaičius (srautas), kertantis bet kokį uždarąjį paviršių, nepriklauso nuo jo ploto bei formos, o tik nuo gaubiamo krūvio didumo. 3.Elektrinio lauko potencialas φ ir jo ryšys su elektrinio lauko stipriu. Kiekvienas elektrostatinio lauko taškas apibudinimas dvejopai: vektoriumi – lauko stiprumu ir skaliaru – potencialu. Iš A=q' (1-2)= -q'  išplaukia, kad elekrtostatinių jėgų atliekamas elementarusis darbas dA su perkeliamu krūviu q’ bei potencialo elementariuoju pokyčiu d susietas šitaip: dA= -dWp= -q'd. Iš čia d= -Edl arba E1= -d/dl. Vektoriaus E projekcijos Dekarto koordinačių ašyse užrašomos šitaip: Ex= -/x; Ey= -/y; Ez= -/z; Kadangi vektorius E=iEx+jEy+kEz, tai E= -(i /x+j /y+k /z). Pastaroji lygybė užrašoma papraščiau panaudojus vektorinį diferenciajavimo operatorių, kuris vadinamas gradiento operatoriumi. Tuomet E= -(i /x+j /y+k /z) lygybė užrašoma: E= -grad . Taigi elektrostatinio lauko stiprumas yra lygus potencialo neigiamam gradientui. Iš E1= -d/dl lygybės išplaukia, kad lauko stiprumo SI vienetas yra voltas metrui (V/m). 4.Elektrinis laukas medžiagoje (dielektrikuose ir laidininkuose). Dielektrikas arba izoliatorius yra medžiaga, kurioje liasvų krūvininkų koncentracija yura labai maža. Dėl to jie blogai praleidžia srovę. Dielektrikai yra poliniai ir nepoliniai. Poliniai tai tokie dielektrikai, kuriuose elektringosios dalelės pasiskirsčiusios nesimetriškai. O kada simetriskai, tai dielektrikai vadinami nepoliniais. Kietose medžiagose, kuriose yra joninis ryšys sudaro trečią dielektrikų grupę. Medžiagos, kurių laisvųjų krūvininkų konc., palyginti su dielektr., yra labai didelė, gerai praleidžia srovę, vadinamos laidinikais. Normaliomis sąlygomis laidininko teigiamas krūvis kompensuoja neigiamą, todėl jis elektriškai neutralus. Krūvių pasiskirstymas išoriniame laidiniko paviršiūje priklauso tik nuo jo formos. 5.Elektrinė talpa Dviejų laidininkų savybę kaupti elektros krūvį apibūdinantį dydį vadiname elektrine talpa. Dideliems įvairių rūšių elektros krūvio kiekiams sukaupti naudojami kondensatoriai. Kondensatorius-tai du laidininkai, perskirti dielektriko sluoksniu, daug plonesniu už laidininkus. Kondensatoriaus talpa vadinamas fizikinis dydis, lygus vieno kondensatoriaus plokštelės krūvio q modulio ir įtampos tarp kondensatoriaus elektrodų santykiui: C=q/U. Talpos vienetas-faradas (F). Įkrautas kondensatorius turi energijos Wp=CU2/2=q2/2C. Praktikoje dažnai iš atskirų kndensatorių sudaromos kondensatorių baterijos, kondensatorius jungiant nuosekliai arba lygiagrečiai. Kondensatoriai, kaupiantys elektros krūvius ir elektrinio lauko energiją, plačiai taikomi įvairiuose radioelektronikos prietaisuose ir elektrotechnikos įrenginiuose. 6.Nuolatinės srovės charakteristikos ir svarbiausi (Omo ir Džiaulio Lencp) dėsniai. Kad atsirastų laidumo srovė būtina: 1 turi būti laisvų krūvininkų 2 juos turi veikti elektrinis laukas ir versti kryptingai judėti. Jei laido gale potencialai skirtingi, tai laide yra elektrinis laukas. Eksperimentais nustatyta srovės stiprumo I priklausomybė nuo įtampos U ir grandinės dalies varžos R vadinama Omo dėsnis nevienalytės grandinės daliai: grandinės dalies elektrinė įtampa yra lygi darbui, kurį atlieka elektrostatinės ir pašalinės jėgos, perkeldamos toje grandinės dalyje esantį vienetinį teigiama krūvį: IR=1-212. Potencialų skirtumas: sąveikaujančių kūnų energijos pokytis matuojamas darbu. Išsiaiškiname, kad, perkeldamas elektros krūvį q, elektrostatinio lauko jėgos atlieka darbą, kuris lygus krūvio potencinės energijos pokyčiui Wp, su minuso ženklu. Džiualio-Lenco dėsnis A=UIt. 7.RC grandinės Nuolatinė srovė negali tekėti grandine, kurioje įjungtas kondensatorius. Kondensatoriaus plokšteles viena nuo kitos skiria dielektrikas. Kintama srovė gali tekėti tokia grandine, nes kintamos įtampos veikiamas kondensatorius periodiškai įsielektrina ir išsielektrina. Nustatysime srovės kitimą. Kondensatoriaus gnybtų įtampa: 1)U = q/c;q/c = UmCosωt; 2) q = CUmCosωt 3) i = dq/dt = CUmωcos(ωt + /2) 4) Im= Umcosω 5)xc=1/ωc 6) I = U/xc Dydis x vadinamas talpine varža. Srovės stiprio virpesiai pralenkia kondensatorių gnybtų įtampos virpesius /2. 8.Magnetinis laukas, indukcija, stipris. Jei teka srovė: 1išsiskiria šiluma 2vyksta cheminės reakcijos 3yra magnetinis laukas. Magn. lauką kuria mikro arba makro elektros srovės. Magn laukas atsiranda arba judant elektringosioms mikrodalelėms, arba dėl to, kad kai kurioms mikrodalelėms būdinga tam tikra magnetinė savybė, nusakoma savuoju magnetiniu momentu. Judant elektringai dalelei, jos elektrinis laukas kinta laike ir dėl to atsiranda magn laukas. Indukcija svarbiausia magn lauko charakt. Magn ind.SI vienetas yra N/(Am), sutrumpintai jis vadinamas tesla (T). Kai makroskopinė srovė kuria magn luaką ne vakuume, o medžiagoje, medžiaga įsimagnetina ir pati kuria magn lauką. Kai reikia operuoti tik makrosrovės sukurtuoju magn lauku, įvedamas magn lauko stipris. 9.Bio ir Savaro dėsnis. Elektros srovė visuomet sukuria magnetinį lauką. Bio ir Savaras eksperimentiškai atrado elektrodinamikos dėsnį, siejantį srovės stiprumą  su jos kuriamo magnetinio lauko B. Be galo ilgo laidininko mang ind apskaičiuojama: 1, tam tikro igio laidininko laidininko: 2, apskritiminės srovės magn laukas: 3. 10.11Pilnutinės srovės dėsnis. Solenoido magn laukas. Pilnutinis srovės dėsnis laidumo srovėms: nuolatinių elektros srovių kuriamo magn lauko indukcijos vektoriaus cirkuliacija uždaru kontūru yra lygi to kontūro juosiamų srovių algebrinei sumai. rotB=V*B=M0j ši magn laukui pritaikyta lygtis yra pilnutinės srovės dėsnio laidumo srovėms diferencialinė išraiška. Solenoidu vadinama cilindrinė ritė, susidedanti iš daugelio plonos vielos vijų, sudarančių sraigtinę liniją. Solenoido magn laukas apsk B=M0nI. Solenoidas naudojamas magnetiniams kompasams, o solenoidas su feromagnetine šerdimi yra elektromagnetas. 13.Įelektrintų dalelių greitintuvai. Ciklotronai. Greitintuvai skirstomi į elektronų, protonų ir jonų greitintuvus, o pagal dalelių judėjimo trajektoriją – tiesiniai ir cikliniai. Visų greitintuvų veikimo principas pagrįstas tuo, kad krūvio q0 elektringą dalelę veikianti elektrinė jėga Fe=q0E atlieka teigiamą darbą, kartu tiek pat padidina dalelės kinetinę energiją. Ciklotronas – greitinantis jonus, deutronus ir protonus ciklinis greitintuvas. Ciklotroną sudaro didelis elektromagnetas, tarp kurio polių yra 2 duantai, tarp kurių yra dalelių šaltinis. Aukšto dažnio virpesių šaltinis tarp duantų sukuria greitinantį elektrinį lauką. 14.Magn laukas medžiagoje. Tiriamos medžiagos magnetiniuose laukuose vadinamos magnetikais, nes visos įmagnetėja. Medžiagos įmagnetėjimo rodiklis yra vektorius J – įmagnetėjimas. Diamagnetikai(μ = 1). Jei atomo orbitinių magnetinių momentų vektorinė suma nelygi nuliui (Pam≠0), atomai vadinami paramagnetiniais, o iš jų sudarytos medžiagos – paramagnetikais. Feromagnetikai gali būti įsimagnetinę savaime. 15.Magn srautas. Gauso teorema magn laukui. Magnetinis srautas ∂=B∂Scosα. 1Wb=1T*1m²=1V+1s, t.y. lygus magnetiniam srautui, kurį sukuria 1T indukcijos vienalytis magnetinis laukas, praeinantis pro 1m² ploto paviršių, statmeną magn lauko krypčiai. Gauso teorema. Kadangi magnetinės indukcijos linijos yra uždaros kreivės, tai kiekviena jų įėjusi pro uždarą paviršių, būtinai ir išeina pro jį. Vadinasi, kiekvieno magn lauko indukcijos vektoriaus srautas pro bet kokį ploto S uždarą paviršių visuomet lygus nuliui. B*∂S=0 16.Elektromagnetinės indukcijos dėsniai. Faradėjaus dėsnis. F(l)=qvB, F(e)=qE, E=vB. Faradėjaus elektromagnetinis dėsnis – Є=vBlsinα. Indukcinės srovės tekėjimo kryptis nusakoma dešiniosios rankos taisyklės pagalba: jeigu dešinioji ranka laikoma taip, kad magnetinės indukcijos linijos eitų į delną, o atlenktas nykštys rodytų laidininko judėjimo kryptį, tai ištiesti keturi pirštai rodys indukuotosios srovės kryptį. Maksvelo dėsnis. Kai kinta laidų kontūrą veriantis magnetinis srautas, jame atsiranda elektrovaros jėga. Pagrindinis dėsnis: Indukcinė elektrovaros jėga priklauso tik nuo srauto kitimo spartos. Lenco taisyklė. Induktyvioji srovė teka tokia kryptimi, kad jos pačios kuriamas laukas priešinasi tam magnetinio lauko kitimui, dėl kurio atsiranda srovė. Elektromagnetinė ind. (E*∂l)= ∂Фm/∂t. 17.Saviindukcija. Jeigu del kokių nors priežasčių kinta laidaus kontūro ribojamą paviršių kertantis surištasis magnetinis srautas, tai jame taip pat induokuojasi elektrovaros jega. Šis reiškinys vadinamas saviindukcija. Pagal Faradejaus desnį, saviindukcijos elektrovaros jėga ε=­­–∂Ф/∂t Saviindukcijos reiškinys plačiai naudojamas kintamųjų srovių technikoje ypač radiotechnikoje. Del saviindukcijos induktyvumą ir talpą turinčiuose grandinese susidaro elektromagnetiniai virpesiai. 18.Magn lauko energija. Sukuriant magn lauką, tam tikras energijos kiekis W perkeliamas iš srovės šaltinio į elektros grandinę supančią erdvę. Kai srovė nusistovi, magn lauko energija daugiau nekinta. Grandinę išjugus, nykstantis magn laukas indukuoja elektros srovę, ir magn lauko energija transformuojasi į laiduose išsiskiriančią Džiaulio šilumą. Wb=MM0H²/2=BH/2 We=εε0E²/2 19.Slinkties srovė ir jos magnetinis laukas. Kiekviena laidumo ar konvekcine elektros srove kuria magnetini lauka.Sis reiskinys yra svarbiausias elektros sroves pozymis. Taciau 1861m. Dz. Maksvelis atrado fundamentalu gamtos desni, kuris teigia,kad kiekvienas magnetinis laukas erdveje kuria sukurini elektrini lauka ir kiekvienas kintamas elektrinis laukas kuria sukurini magnetini lauka.taigi kintamasis elektrinis laukas magnetinio lauko kurimo aspektu yra ekvivalentus elektros srovei,todel Dz.Maksvelis ji pavadino slinkties srove. Srovės tankis j=I/S j(slinkties)= ∂D/∂t. Slinkties srove yra tokios prigimties kaip ir laidumo srove. 20.Maksvelo teorijos magn laukui pagrindai. 1 Maksvelo lygtis. Kiekvienas kintamasis magnetinis laukas erdvėje kuria sukurinį elektrinį lauką ir kiekvienas kintamasis elektrinis laukas kuria sūkurinį magnetinį lauką. Pagal Bio Savaro dėsnį, kiekvieno laidumo srovė kuria sūkurinį magnetinį lauką. H∂l=d∂/∂t. 2 Maksv.lygt. kintamasis magnetinis laukas jį supančioje erdvėje kuria sūkurinį elektrinį lauką. Jo stiprumo vektoriaus E cirkuliacija laidžiu kontūru I lygi indukcinei evj. E∂l=–(∂B/∂t)∂S. 3 Maksv.lygt. kintamasis elektrinis ar magnetinis laukai neegzistuoja pavieniui, o tik kartu. Todėl Maksvelio lygtys dar vadinamos elektromagnetinio lauko lygtimis. Tačiau šios Maksvelio lygtys neapima visų lauko savybių. Trečioji Maksvelio lygtis – tai Gauso teorema elektriniai slinkčiai. D∂S=p∂V. 4 Maksv.lygt. Gamtoje nėra laisvųjų magnetinių krūvių, kitaip sakant, kad visi magnetiniai laukai yra sūkuriniai. B∂S=0. 21 Elektromagn.bangos. E=Emcos(ωt-kr+α0), H=Hmcos(ωt-kr+α0). Elektromagn laukas gali egzistuoti elektromagn bangų pavidalu, t.y. periodiškai kintantis elektromagn laukascgali atsiskirti nuo jį sukūrusių materialiųjų objektų ir nepriklausomai nuo jų sklisti erdve. Vakuume bangos sklinda greičiu c=λυ, aplinkoj v= λυ. Elektomagn bangas aptinkame įvairiais į jų poveikį reaguojančiais davikliais. Tai rodo, kad sklindančios elektomagn bangos perneša energiją. 22.23. Interferencija. Interferencija – tai įrodymas, kad tai yra bangos. Sakykime, turime 2 šviesos šaltinius S1 ir S2, skleidžiančios vienodo dažnio  monochromatines bangas, kurių šviesos vektoriai yra kolinearūs. Dėl to, nuėję atstumus r1 ir r2, taške P susideda vienos krypties, lygtimi aprašomi virpesiai E1=Em1 cos (t-kr1+01) ir E2=Em2 cos (t-kr2+02). Sudėjus tuos vektorius gaunami to paties dažnio harmoniniai viepesiai, kurių amplitudę nusako lygtis E2m=E2m1+E2m2+2Em1Em2 cos . Čia =kr1-kr2+02-01 yra šių fazių skirtumas. Vakuume sklindančioms dažnio  ir ilgio 0 šviesos bangoms tinka lygybė c=0=(/2)0. To paties dažnio bangų medžiagoje sklinda greičiu v, mažesniu negu c, todėl jų ilgis 

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!