Лекции по "Физике"

1.1 Поле неподвижных зарядов в вакууме. Взаимодействие заряженных тел. Точечный заряд. Закон Кулона. Опр: Точечный заряд - заряд, сосредоточенный на теле, линейные размеры которого пренебрежимо малы по сравнению с расстоянием до других заряженных тел, с которыми он взаимодействует (принято для упрощения). Закон Кулона: сила взаимодействия между двумя неподвижными точечными зарядами, находящимися в вакууме, пропорциональна зарядам и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними: . Если в пространство, окружающее электрический заряд, внести другой заряд, то на него будут действовать кулоновские силы. Значит, в пространстве, окружающем электрические заряды, существует силовое поле. Электрическое поле – поле, посредством которого взаимодействуют электрические заряды. Для обнаружения эл.п используют пробный точечный положительный заряд – не вызывающий искажения поля. Если в поле, создаваемое зарядом Q, поместить пробный заряд Q0, то на него действует сила F, различная в разных точках поля, которая, согласно закону Кулона, пропорциональна пробному заряду Q0. Поэтому отношении  не зависит от Q0 и характеризует электростатическое поле в этой точке, где пробный заряд находится. Эта величина называется напряженностью и является силовой характеристикой электростатического поля. Н.э.п в данной точке есть физическая величина, определяемой силой, действующей на пробный единичный заряд, помещенный в эту точку поля:. Направление E совпадает с направлением силы, действующей на положительный заряд. 1Н/м (В/м) – напряженность такого поля, которое на точечный заряд 1Кл действует с силой в 1Н. Графически электростатическое поле изображают с помощью линий напряженности -  линий, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора Е. Линии напряженности никогда не пересекаются. Опр: однородное поле –поле, где вектор напряженности в любой точке постоянен по величине и направлению. Если поле создается точечным зарядом, то линии напряженности – радиальные прямые, выходящие из заряда, если он +, и входящие в, если -. Для того, что бы с помощью линий напряженности можно было характеризовать не только направление, но и значение напряженности: EdScosα=EndS, En-проекция вектора Е на нормаль n к площади dS. Величина dФE=EndS=EdS называется потоком вектора напряженности через площадку dS [B·м]. Принцип независимости действия сил (как в механике) т.е. результирующая сила F, действующая со стороны поля на пробный заряд Q0, равна векторной сумме сил Fi, приложенных к нему со стороны каждого из зарядов Qi: F=ΣFi. F=Q0E и Fi=Q0Ei, где Е – напряженность результирующего поля, а Ei – напряженность поля, создаваемого зарядом Qi. E=ΣEi.1.2 Вынужденные электрические колебания. Резонансные кривые для напряжения и силы тока. Опр: колебания, возникающие в том случае, если в цепи имеется генератор, электродвижущая сила которого изменяется периодически. Подобны механическим колебаниям тела, вызываемым периодической внешней силой. Случай, когда в контур включена внешняя переменная э.д.с. , зависящая от времени по гармоническому закону:  Закон занимает особое положение благодаря свойствам самого колебательного контура сохранять гармонический вид колебаний при действии внешней гармонической э.д.с. Уравнение колебательного контура: (2), или (3). Решение = Общее решение однородного + частное решение неоднородного уравнения. Нас интересует только частное решение, т.е установившиеся колебания (общее решение экспоненциально затухает): , где  – амплитуда заряда на конденсаторе; -разность фаз между колебаниями заряда и внешней э.д.с. (1).  и  определяются только свойствами самого контура и вынуждающей э.д.с. . Чтобы определить  и , сначала найдем ток  и затем его выражение подставим в исходное уравнение (2) (попутно и qm и . Продифференцировав (4) по t, найдем:  Запишем это так: , где Im-амплитуда тока, -сдвиг по фазе между током и внешней э.д.с. ,   найдем Im и . Для этого представим (2) в виде:  где слева записана сумма напряжений на индуктивности L, сопротивлении R и емкости C. Учитывая (6), запишем:  ,  Опр: Резонанс-возбуждение сильных колебаний при частоте внешней э.д.с. или напряжения, равной или близкой к собственной частоте колебательного контура. Резонансные кривые- зависимости от частоты  внешней э.д.с амплитуд I и напряжений. , . Из 11 видно, что максимальная амплитуда силы тока при  Следовательно, совпадает с собственной частотой контура:  Максимум при резонансе тем выше и острее, чем меньше коэффициент затухания  Резонансные кривые для напряжения: ; ;. Чем меньше β, тем ближе резонансные частоты всех величин к значению [pic 40][pic 41][pic 42][pic 1][pic 2][pic 3][pic 4][pic 5][pic 6][pic 7][pic 8][pic 9][pic 10][pic 11][pic 12][pic 13][pic 14][pic 15][pic 16][pic 17][pic 18][pic 19][pic 20][pic 21][pic 22][pic 23][pic 24][pic 25][pic 26][pic 27][pic 28][pic 29][pic 30][pic 31][pic 32][pic 33][pic 34][pic 35][pic 36][pic 37][pic 38][pic 39]