Išsami fizikos teorija koliokviumui

Elektrostatika Elektrostatika nagr. ne judančius krūvius, jų sa vybes. Jeigu kūnai veikia jėgomis atvirksčiai proporcingomis atstu mo kvadratui ir gravita cinėmis jėgomis. Elektros krūvio tver mės dėsnis: uždaroje sistemoje krūvių alge brinė suma išlieka pasto vi. Krūvis yra diskretinis. Egzistuoja elementarus krūvis e=1,6·10-19 C q=n·e elektronai –neigiamą krūvį, proto nai- teigiamą. Krūvis vienodas visose atskai tos sistemose. Krūvio tankis Ilginis tankis [q]=1 C 1 C=A·s [  ]=c/m Paviršinis tankis [ ]=c/m2 tūrio tankis [ρ]=c/m3 Kulono dėsnis Jis galioja taškiniams krūviams. F12 =-F21 k=1/4πε0 ε0 –elektrinė konstanta. 8,85·10-12 c/Nm2 Elektrinis laukas Elektrostatinio lauko stipris Keitėsi požiūris į krū vių sąveiką, vyko dėl dviejų teorijų: artivei kos ir toliveikos. Pagal artiveikos teoriją, kad apie kiekvieną krūvį egzistuoja elektrinis laukas ir sąveiką per duodama per tą lauką baigtiniu greičiu. Apie krūvius kuriasi elek tros laukas. Apie lau ko egzistavimą galima spręsti pagal poveikį į jį įneštą krūvį.Elektrinio lauko charakteristika elektrinio lauko stipris (E). Lauko stipris-jėga vei kianti vienetinį teigia mą krūvį įneštą į jį (lauką).Jo kryptis tokia kaip ir lauko kryptis. Elektriniams laukams galioja superpozicijos principas.Jei lauką ku ria keli krūviai , tai bet kuriame lauko taške lauko stipris lygus ats kirų sukurtų taškinių krūvių elektriniu laukų stiprių vektorinei su mai. E=E1+E2+E3 Lauką yra priimta vaiz duoti elektrinio lauko linijomis. Elektrinio lau ko linija-tai tokia linija , kuri sutampa su lauko linijų kryptimi. Linijų tankis proporcingas lau ko stiprio moduliui. E. lauko linijos nėra uždaros.E.lauko stipris SI [E]=N/c Elektrostatinio lauko potencialas Darbas nepriklauso nuo trajektorijos, o priklau so nuo pradinės ir gali nės taško padėčių. Elek trostatinis laukas yra potencialinis A=W1-W2 (krūvio saveikio poten cinė energija) Potencialas, potencinė energ., tenkanti krūvio vienetui. Potencialų skirtumas Potencialų skirtumu vadiname darbą, kurį atlieka koloninės jėgos, kurios jį atlieka perkel damos vienetinį krūvį iš vieno taško į kitą elektriniame lauke. Dar bas perkeliant krūvį el. lauke iš duoto taško į begalybę , vadiname potencialu Darbas uždarame kontūre. Tokį integralą vadina me el.lauko stiprumo cirkuliaciją uždaru kon tūru(pontencialumo salyga) Ryšys tarp el.lauko stip rio ir potencialo. Elektrinio lauko stipris lygus neigiamam poten cialo gradientui. [ E ] = v / m Vienodo potencialo linijos vad. Ekvipoten cialiniais paviršiais. Elektrinio lauko stipris statmenas ekvipotencia liniam paviršiui. Pagal superpozicijos principą kelių taškinių krūvių sukurtas el.lauko stipris yra lygus atskirų taš kinių krūvių sukurtų el.laukų stiprių vektori nei sumai. Potencialams irgi galioja superpozicijos principas: kelių taškinių krūvių sukurtas poten cialas yra lygus atskirų krūvių, sukurtų poten cialų algebrinei sumai. Elektrinio lauko stip rio srautas E - el.lauko stipris n – paviršiaus normalė En – el.lauko stiprio projekciaj į normalę Gauso teorema elek trostatinio lauko vakuume. El.lauko stiprio srautas per uždarą paviršių yra lygus algebrinei krūvių sumai padalintai iš elek trinės konstantos. El.laukas medžiagose Įvairių medž.el.savybės skiriasi, nors jos suda rytos iš vienodų įelek trintų dalelių. Įnešus į lauką, elektringas dale les elgiasi skirtingai ir tuo paaiškinamos medž. elektrines savybes. Laidininkuose elek tringos dalelės gali judė ti el.lauke. Laidininkai yra medž.,kurios turi laisvųjų krūvių nešėjų. Medž., kurių dalelės negali laisvai judėti, bet gali pasisukti, pasis linkti, yra dialektrikai, izoliatoriai(medž. nelai džios el.srovei) Dialektrikų tipai Tai medž. ,kurių mole kulės turi pastovų elek trinį momentą, nors medž. nėra įneštos į elektrinį lauką. Medž. molekulės yra dipoliai. Dipolis-tai sistema suda ryda iš vienodo dydžio bet skirtingo ženklo krūvių. p=q·e e-nukreiptas iš “-“ į “+” p-dipolio momentas Tos molekulės, kurių teig. ir neig. Krūvių centrai nesutampa, yra elektriniai dipoliai. Įnešus į elektrinį lauką toks dipolis orientuo jamas veikiant lauko jėgoms. F=q·E M=pxE M=pEsinά Įnešus į elektrinį lauką, dipolis yra orientuo jamas lauko kryptimi. (sukamasis momen tas) Polerizuotumas(p) yra to dialektriko tūrio vie neto dipolinis momen tas. Suma visų dialektriko molekulių dipolinio mo mento tūryje v. p=0EE E -elektrinis jautris(priklauso nuo dialektriko medž., nuo išorinio poveikio) Orentacinė ir elektro ninė dialektrikų polia rizacija. Elektrinis jau tris ir jo priklausomy bė nuo temperatūros. Panagrinėsime dialek trikus su polinėmis molekulėmis. Joms būdinga orientacinė polerizacija. , kai E = 0 Visas dielektrikas yra nepolerizuotas, nes molekulių dipoliniai momentai yra orentuoti chaotiškai. Dialektriką įnešame į elektrinį lauką. Dipo liniai momentai orien tuojami lauko krypti mi. p=0EE Pi – vienos molekulės arba atomo dipolis k – Bolcm. konst. T-Absoliutinė temp. -elektrinė konst. kT-charakterizuoja cha otiško judėjimo energ. E -priklauso nuo , nes chaotiškas moleku lių jud. stengiasi išoren tuoti dipolius. Panagrinėsime dielektrikus su nepolinėmis moleku lėmis. Jiems būdinga elektroninė poliariza cija. Kol lauko nėra molekulių dipoliniai momentai . įnešame į elek trinį lauką .Dipoliai indukuojami lauko kryptim. ; . (n0-koncentracija).(α-koef., priklausantis nuo orbitų deformacijos). . Poliarizuotumas priklauso nuo +;.Kristaliniams dielektrikams būdinga joninė poliarizacija. Elektrinė-skvarba. γs=P. Lauko stipris vakuume (slinkties vektorius). Slinkties vektoriaus fizikinė prasmė: slinkties vektorius lygus elektrinio lauko stiprio vakuume, kai laisvųjų krūvių išsidėstymas yra toks esant dielektikui. . Dielektriko elektrinė skvarba . Fizikinė prasmė: dielektrinė skvarba parodo kiek kartų lauko stipris vakuume yra didesnis, negu lauko stipris dielektrike. . Gauso teorema elektriniam laukui dielektrike. γs=P γS=Σq (laisvųjų krūvių suma) Gauso teorema teigia, kad slinkties vektoriaus srautas per uždarą paviršių yra lygus algebrinei sumai laisvųjų krūvių, kuriuos gaubia tas paviršius. Segneto elektrikai. Daugumos dielektrikų dielektrinė skvarba priklauso nuo temperatūros (jiems būdinga elektroninė poliarizacija), bet ir tokia grupė dielektrikų, kuriems dielektrinė skvarba labai stipriai priklauso nuo temperatūrų. Tam tikrame temp. intervale ji pasiekia max. Tai Segneto elektrikai.Temperatūrų intervalas, kur dielektrikų skvarba labai didelė vadinama Kiuri tašku (apie 1000m viršum). Savybės: 1)tarp apatinio ir viršutinio Kiuri taškų dielektrinė skvarba labai didelė. 2)dielektrinė skvarba priklauso nuo elektrinio lauko stiprio Segneto elektrikams negalioji lygtis . Kai pasiekiamas aukštutinis Kiuri taškas, Segneto elektrikai virsta paprastais dielektrikais. Dielektrikai pasižymi sudėtinga poliarizuotumo priklausomybė nuo elektrinio lauko, kuri vadinam Histerezės kilpa.Lauką mažinant, poliarizuotumas mažėja ne pagal poliarizacijos kreivę. Kai E=0, laukas lieka poliarizuotas. Laukas kuris panaikina liekamąjį poliarizuotumą, vadinamas Koerciniu lauku. Toliau silpninant lauką, dielektrikas poliarizuojamas priešinga kryptimi. Segnetines savybes apsprendžia donorinė jų struktūra. Donorai-tai mažos, savaime poliarizuotos sritys.Kai įnešam į elektrinį lauką dipoliai momentai pradeda orientuotis lauko kryptimi. Tad pasiekiamas įsotinimas.Kai laukas tampa lygus 0, dipoliniai domenai ne visi išsiorientuoja ir lieka liekamasis poliarizuotumas. Koercinis laukas išsiorientuoja visai domenus. Pasiekus viršutinį Kiuri tašką, suyra domeninė struktūra ir Segneto elektrikai tampa paprastais dielektrikais. Laidininkai elektrostatiniame lauke. Laidininkai yra medžiagos, kuriose yra laisvųjų krūvių---------, vadinamų krūvininkais. Metale krūvio nešėjai yra laisvieji elektronai. Jei įelektriname krūvių, jis išsidėsto laidininko paviršiuje.Lauko stipris viduje laidininko lygus 0. Ekvipotencialinis paviršius pastovaus potencialo . Δφ=0 E=0. Jeigu turime įelektrintą laidininką, tai lauko stipris yra statmenas laidininko paviršiui.Φl=EΔS q=γ*ΔS (γ-paviršinio krūvio tankis, ΔS-plotas). Lauko stipris laidininko paviršiuje yra proporcingas paviršiniam krūvio tankiui.Kur smailūs galai, ten susikaupia stiprus elektrinis laukas. Elektrinė talpa. Buvo pastebėta, kad jeigu užkrauname krūvį q1, tai jis įgauna potencialą φ. Jeigu krūvį padidiname, potencialas padidėja. Egzistuoja proporcingumo koeficientas tarp q ir φ c=q/φ q=c/φ (c- laidininko talpa). Talpa lygi krūviui, kurį suteikus laidininkui, jo potencialas pakinta 1V. Talpa priklauso nuo laidininko formos ir matmenų (nepriklauso nei nuo q, nei nuo φ). [c]=1F=1c/1V (feradas F). Ferado talpa labai didelė μF=10-6F pF=10-12F. Kondensatorius – įrenginys, kuris kaupia krūvius. Jo talpa (φ1-φ2 –potencialų skirtumas tarp plokštelių). (d-atstumas tarp plokštelių; S-plokštelės plotas; ε0-elektrinė const; ε-dielektrinė skvarba). Elektrostatinio lauko energija. Paimame laidininką, įelektrintą iki potencialo φ. Norint papildomai įelektrinti, reikės atlikti darbą.DA=φdq; dq=cdφ; dA=cφdφ; (įelektrinto kūno energija). Energija tarp konden satoriaus plokštelių lygi: u=φ1+φ2 ; ; (elektrinio lauko stipris). Sd=V (kondensatoriaus tūris). . Daroma prielaida, kad energija sukaupta elektriniame lauke. Laukas kondensatoriuje plokštelių yra vienalytis, todėl energija pasiskirsto vienodai visame tūryje. Elektrinio lauko energijos tūrinis tankis ω: ω=W/V. ω-energija, tekanti tūrio vienete [ω]=J/m3. Nuolatinė elektros srovė. Elektros srovė, jos charakteristikos ir egzistavimo sąlygos. Reiškinius, susijusius su krūvių judėjimu, tiria elektrodinamika. Elektros srove vadiname tvarkingą elektros krūvių judėjimą. Elektros srovė, kurią sukuria laidininke elektrinis laukas, vadinama laidumo srove. Kai teka srovė, sutrinka krūvių pusiausvyra ir laidininko paviršius nėra ekvipotencialinis paviršius. Lauko linijos nėra statmenos paviršiui. Elektros srovės atsiradimo sąlygos:1)aplinkoje turi būti elektros krūvis, galintis laisvai judėti; 2)aplinkoje turi būti elektrinis laukas, kurio energija būtų nuolat papildoma. Energija papiloma iš elektros energijos šaltinio. Šaltinyje kokios nors rūšies energija paverčiama elektros energija. Srovės stipris, kuris pratekėjęs per laiko vienetą laidininko skerspjūviu . Jei I nesikeičia, tai srovė pastovi. Jei kryptis nesikeičia, tai srovė nuolatinė. [I]=1A. Amperas –tai toks nuolatinės srovės stipris, kuris teka begalo ilgais laidais, esančiais vakuume 1m atstumu, kiekvieną ilgio metrą veikia 2*10-7N jėga. 1C=1A*1S(kulonas) 1V=1C*J; I- skaliarinis dydis. Srovės tankis . Srovės stipris perneštas per ploto vienetą -srovės kryptis). [j]=1AMm2; . Klasikinė elektroninė metalų laidumo teorija. Į metalą žiūrima kaip į kristalinę gardelę, kurios mazguose yra jonai, o gardelėje laisvai juda elektronai. Į tuos elektronus žiūrima kaip į elektronines dujas ir jos laikomos odealiosiomis dujomis. V≈10-4m/s. Kryptinis judėjimo greitis 10-4m/s (dreifinis) (n0-elektronų koncentracija; e-elektrono krūvis; V-kryptinis judėjimo greitis). Omo dėsnis diferencialinėje formoje. I=U/R (ρ- savitoji varža; l- laidininko ilgis; s- plotelis laidininko skerspjūvio). J/S=j; u/l=E; 1/ρ=γ; j=γE; Omo dėsnis diferencialinėje formoje. Išvedame Omo dėsnį, remiantis elektronine metalo laidumo teorija. Elektriniame lauke jėga veikia elektroną F=eE (II Niutono dėsnis); ;; Elektriniame lauke greitis V padidėja nuo 0 iki Vmax. ; ; ; ; ;; ; ; Savitas laidumas ; ρ~1/γ; γ~1/T; ; ; Φ1-φ2→+ ε1,2>0; φ1-φ2>0 ε1,20; μ>1(pvz.Al,Pt) Diamagnetizmo ir paramagnetizmo elementari teorija: Diamagnetikai-tai medžiagos, kurių atomai neturi magnetinių momentų PatPorbat+Psat=0 Savieji momentai orientuoti antilygiagrečiai ir dėlto magnet. momentas lygus 0; Įnešus į magnetinį lauką prasideda elektrono orbitų procesija apie lauko kryptį.Elektronas įgauna papildomąorbitinį momentą, kuris nepriklauso nuo elektrono judėjimo krypties ir yra orientuotas priešinga laukui kryptimi, todėl visas atomas įgauna papildomą momentą; ∆Porbat═-kH; atomas įgyja papildomą orbitinį momentą, kurio kryptis yra priešingos krypties, laukui; ; ri-vid. atstumas iki branduolio; Įmagnetėjimo vektorius P═n∆Porbat; P═mH; ; Paramagnetiniai atomai turi magnetinius momentus. Pat≠0; Kai įnešama į magnetinį lauką, momentai orientuojasi lauko kryptimi; Įmagnetėjimo vektorius P═n0P2mμ0H/3kT; m═n0P2mμ0/3kT; (priklauso nuo temperatūros); Pilnosios srovės dėsnis magnetikuose: -pilnosios srovės dėsnis vaakumui; B=B0+B’→ B=B0+μ0P; B0=B- μ0P; ; ; ; -dėsnis magnetikams; Pilnosios srovės dėsnis teigia, kad magnetinės indukcijos vektoriaus cirkuliacija yra proporcinga algebrinei sumai stiprumų,laidumo ir molekulinių srovių, kurias gaubia tas kontūras. Feromagnetizmas: Egzistuoja grupė magnetikų,kurie pasižymi ypatingomis savybėmis,t.y.kurių μ0>>1(labai didelė magnetinė skvarba) Magnetinė skvarba priklauso nuo magnetinio lauko stiprio;Magnetinė skvarba priklauso nuo temperatūros; Kiuri taškas (tai tokia temperatūra,prie kurios išnyksta feramagnetikų savybės),jie tada tampa paprastais paramagnetikais; Pagal Histerezės kilpos plotį feromagnetikai skirstomi į kietuosius ir minkštuosius. Kieti feromagnetikai-kilpa plati.Iš tokių gaminami pastovūs magnetai. Feromagnetikų savybes nulemia jų domėninė struktūra; Domėnai-tai savaiminio išsimagnetinimo sritys,bet jų momentai orientuoti chaotiškai.Įnešus į magnetinį lauką,domėnų magnetinis momentas pradeda orientuotis laukų kryptimi. Liekamasis įmagnetėjimas gaunamas,nes ne visų domėnų magnetiniai momentai išsiorentuoja. Juos pilnai išorentuoti reikia pridėti keorcinį lauką Hk; Pasiekus Kiuri tašką suyra domėninė struktūra(pažeminus temperatūrą, struktūra vėl atsigauna).

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!