Уравнение и характеристики гармонических колебаний

33.

Ток в двух параллельных проводниках Два проводника с током взаимодействуют друг с другом, поскольку каждый из них находится в магнитном поле другого. Если направления токов одинаковы, то параллельные проводники притягиваются, если же направления токов противоположны — отталкиваются.

Магнитное поле — силовое поле, действующее на движущиеся электрические заряды и на тела, обладающие магнитным моментом, независимо от состояния их движения; магнитная составляющая электромагнитного поля.

34.

Вектор магнитной индукции B [Тл]: это силовая характеристика магнитного поля. Направление В это направление от южного полюса к северному полюсу магнитной стрелки, свободно устанавливающейся в магнитном поле (совпадает с направлением положительной нормали к замкнутому контуру с током).

Линии магнитной индукции, силовые линии магнитного поля — воображаемые линии, с помощью которых можно графически изобразить распределение магнитного поля в пространстве. Проводятся так, что вектор магнитной индукции в данной точке пространства направлен по касательной к Л. м.

35.

Модуль вектора магнитной индукции определяется отношением максимальной силы, действующей со стороны магнитного поля на отрезок проводника с током, к произведению силы тока на длину этого отрезка:

B = F_м / IL

Модуль силы Ампера. В общем случае вектор магнитной индукции ожет составлять угол α с направлением отрезка проводника с током (с направлением тока). Вектор магнитной индукции можно разложить на две составляющие.

36.

На каждый движущийся заряд со стороны магнитного поля действует сила Лоренца, равная: где α — угол между вектором скорости и вектором магнитной индукции.

Модуль силы Лоренца равен отношению модуля силы F, действующей на участок проводника длиной Δl, к числу N заряженных частиц, упорядоченно движущихся в этом участке проводника:

На каждый движущийся заряд со стороны магнитного поля действует сила Лоренца, равная:

37.

Магнитные свойства вещества определяют по тому, как эти вещества реагируют на внешнее магнитное поле и каким образом упорядочена их внутренняя структура. Существует три основных класса веществ с резко различающимися магнитными свойствами: ферромагнетики, парамагнетики и диамагнетики.

Вещества, у которых, подобно железу, μ≫1, называются ферромагнетиками.

Существуют вещества, которые ведут себя подобно железу, т. е. втягиваются в магнитное поле. Эти вещества называют парамагнитными. У них μ>1, но от единицы отличается на величину порядка 10⁻⁶.

Диамагнетики − вещества, которые выталкиваются из магнитного поля. У диамагнетиков μ<1, отличается от единицы на величину порядка 10⁻⁶.

38.

Открытие электромагнитной индукции Явление электромагнитной индукции было открыто Майлом Фарадеем в 1831 году. Еще за 10 лет до этого Фарадей думал о способе превратить магнетизм в электричество. Он считал, что магнитное поле и электрическое поле должны быть как-то связаны.

На данный момент опыты Фарадея называют классическими и применяют для обнаружения электромагнитной индукции: Замыкание гальванометра на соленоиде. В соленоид опускается постоянный магнит, перемещая который, фиксируются отклонения стрелки гальванометра. Это говорит о наличии индукционного тока.

Магнитный поток Магнитный поток - скалярная физическая величина, характеризующая число линий магнитной индукции поля, пронизывающих замкнутый контур. Нормаль - перпендикуляр к плоскости контура.

39.

Индукционный ток — электрический ток, возникающий в замкнутом проводящем контуре при изменении потока магнитной индукции, пронизывающего этот контур. Величина и направление индукционного тока определяются законом электромагнитной индукции и правилом Ленца.

Правило Ленца Правило Ленца определяет направление индукционного тока и гласит: Индукционный ток всегда имеет такое направление, что он ослабляет действие причины, возбуждающей этот ток.

Закон электромагнитной индукции гласит: Для любого контура индуцированная электродвижущая сила (ЭДС) равна скорости изменения магнитного потока, проходящего через этот контур, взятой со знаком минус.

40.

ЭДС ИНДУКЦИИ В ДВИЖУЩИХСЯ ПРОВОДНИКАХ Если проводник движется в постоянном по времени магнитном поле, то ЭДС индукции в проводнике обусловлена не вихревым электрическим полем, а другой причиной. При движении проводника его свободные заряды движутся вместе с ним. Поэтому на заряды со стороны магнитного поля будет действовать сила Лоренца. Она-то и вызывает перемещение зарядов внутри проводника. ЭДС индукции, следовательно, имеет «магнитное происхождение».

41.

Явление самоиндукции - это возникновение в проводящем контуре ЭДС, создаваемой вследствие изменения силы тока в самом контуре. Индуктивность контура зависит от его формы и размеров, от магнитных свойств окружающей среды и не зависит от силы тока в контуре.

Индуктивность (или коэффициент самоиндукции) — коэффициент пропорциональности между электрическим током, текущим в каком-либо замкнутом контуре, и полным магнитным потоком, называемым также потокосцеплением, создаваемым этим током через поверхность, краем которой является этот контур.

Энергия магнитного поля показывает, какую работу затратил электрический ток в проводнике (катушке индуктивности) на создание этого магнитного поля. Естественно эта энергия будет напрямую зависеть от индуктивности проводника, вокруг которого магнитное поле создается.

Оказывается, энергия магнитного поля равна половине произведения индуктивности цепи на квадрат силы тока, т. е.

42.

Механические колебания - это движения, которые повторяются через определенные промежутки времени. Если промежутки времени одинаковые, то такие колебания называются периодическими.

Условия возникновения свободных колебаний ... В системе возникают свободные колебания при выполнении двух условий: 1. при выведении тела из положения равновесия должна возникнуть сила, направленная в сторону положения равновесия; 2. трение в системе должно быть достаточно мало.

Любые колебания характеризуются следующими параметрами: Смещение (х ) - отклонение колеблющейся точки от положения равновесия в данный момент времени [м]. Амплитуда колебаний – наибольшее смещение от положения равновесия [м]. Если колебания незатухающие, то амплитуда постоянна.

43.

Гармонические колебания — колебания, при которых физическая величина изменяется с течением времени по гармоническому (синусоидальному, косинусоидальному) закону.

Уравнение и характеристики гармонических колебаний

Пусть происходят гармонические колебания никоторого параметра s, тогда они описываются как: s=Acos(ω0t+φ) (1), где A=smax - амплитуда колебаний; ω0 - циклическая (круговая) частота колебаний; φ - начальная фаза колебаний (фаза при t=0); (ω0t+φ) - фаза колебаний

44.

Переменный ток — электрический ток, который с течением времени изменяется по величине и направлению или, в частном случае, изменяется по величине, сохраняя своё направление в электрической цепи неизменный.

Период.Промежуток времени Т, в течение которого э. д. с, напряжение и или ток i (рис. 169, а) совершают полный цикл изменений, называется периодом. Чем быстрее вращается виток или ротор генератора переменного тока, тем меньше период изменения э. д. с. или тока.

Частота.Число полных периодов изменения э. д. с, напряжения или тока в 1 с называется частотой,

Амплитуда.Наибольшее значение переменного тока (переменных э. д. с. и напряжения) называют амплитудным значением, или амплитудой. В рассмотренном нами простейшем генераторе переменного тока (см. рис. 168, а) э. д. с. е дважды достигает амплитудного значения: во время первого полуоборота +Е_т (направлена от начала витка к его концу), а во время второго полуоборота — Е_т (направлена от конца витка к его началу). Точно так же за один период ток i 2 раза достигает амплитудного значения: I_т и — I_т. Амплитудное значение тока, напряжения и э. д. с. в формулах обозначают соответствующими буквами с индексами «т», т. е. I_т U_т, Е_т и др.

Действующее значение. Ток, напряжение и э. д. с, действующие в электрической цепи в каждый отдельный момент времени, определяются так называемыми мгновенными значениями. Эти значения принято обозначать строчными буквами i, и, е. Однако судить о переменных э. д. с, токе или напряжении по их мгновенным значениям неудобно, так как эти значения непрерывно меняются. Поэтому оценивать способность переменного тока совершать механическую работу или создавать тепло принято по действующему его значению. Под действующим значением переменного тока понимают силу такого постоянного тока , который, проходя по проводнику в течение некоторого времени (например, в течение одного периода или 1 с), выделит в нем такое же количество тепла (произведет такую же механическую работу), как и данный переменный ток (кривая 1). Действующие значения тока, напряжения и э. д. с. обозначают соответственно I, U, Е.

45.

Действующие значения тока и напряжения Переменный синусоидальный ток в течение периода имеет различные мгновенные значения. ... Действующее значение переменного тока - это значение постоянного тока, при котором за период переменного тока в проводнике выделяется столько же теплоты, сколько и при переменном токе.

46.

Преобразователь переменного тока в постоянный — это устройство, преобразующее энергию переменного тока в постоянный. Это устройство нелинейное, поэтому спектр напряжения на его выходе отличается от входного. В иностранной литературе подобные устройства называются преобразователями AC/DC (переменный/постоянный ток). На рисунке 1 приведено условно-графическое обозначение преобразователя AC/DC. На его входе и выходе приведены осциллограммы и спектрограммы напряжения.

Рисунок 1. Условно-графическое обозначение выпрямителя

В состав преобразователя переменного напряжения в постоянное входят как выпрямитель, так и фильтр, подавляющий нежелательные составляющие выходного напряжения. Задача фильтра, подключаемого к выходу выпрямителя, выделить только постоянную составляющую U₀ (полезный эффект выпрямления) и подавить все остальные составляющие спектра напряжения U_d (пульсации). Это действие часто называется "сглаживанием" выходного напряжения.

Эле́ктротрансформа́тор, в разговорной речи чаще просто трансформатор (от лат. transformare — «превращать, преобразовывать») — статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более индуктивно связанные обмотки на каком-либо магнитопроводе и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем (напряжений) переменного тока в одну или несколько других систем (напряжений), без изменения частоты.

47.

Свободными колебаниями называют колебания, возникающие в колебательной системе за счет первоначально сообщенной этой системе энергии. Вынужденные электромагнитные колебания - это периодические изменения заряда, силы тока и напряжения в цепи под действием переменной электродвижущей силы от внешнего источника.

Колебательный контур — электрическая цепь, содержащая катушку индуктивности, конденсатор и источник электрической энергии. При последовательном соединении элементов цепи колебательный контур называется последовательным, при параллельном — параллельным.

Превращение энергии при электромагнитных колебаниях Простейшая система, в которой могут происходить свободные электромагнитные колебания называется колебательным контуром. Колебательный контур состоит из конденсатора и катушки, присоединенной к его обкладкам.

48.

Открытый колебательный контур. Антенны Электромагнитные колебания, возникшие в замкнутом контуре, в окружающее его пространство практически не излучаются. Для этих целей примеряется открытый колебательный контур, который называется антенной или вибратором.

Электромагнитная волна - распространение электромагнитных полей в пространстве и во времени. Электромагнитные волны в вакууме распространяются со скоростью c=299 792 км/с, то есть со скоростью света. В веществе скорость электромагнитной волны меньше, чем в вакууме.

25 апреля (7 мая по новому стилю) 1895 г. Александр Степанович Попов впервые представил своё изобретение на заседании Русского физико-химического общества, где выступил с докладом и демонстрацией созданного им первого в мире радиоприемника.

49.

Первые представления о природе света возникли у древних греков и египтян. По мере изобретения и совершенствования различных оптических приборов (параболического зеркала, микроскопа, зрительной трубы) эти представления развивались и трансформировались. В конце XVII века возникли две теории света: корпускулярная (И. Ньютон) и волновая (Р. Гук и Х. Гюйгенс).

Электромагнитная природа света Свет – это видимый участок спектра электромагнитной волны, длина которого находится в диапазоне от 0,4 мкм до 0,76 мкм. Окраска спектральных составляющих зависит от длины волны. По мере уменьшения ее длины меняется цвет излучения

50.

Наиболее точное измерение скорости света 299 792 458 ± 1,2 м/с на основе эталонного метра было проведено в 1975 году. На данный момент считают, что скорость света в вакууме — фундаментальная физическая постоянная, по определению, точно равная 299 792 458 м/с, или 1 079 252 848,8 км/ч.

Поскольку для всех электромагнитных волн скорость в вакууме (с) одинакова, по частоте легко определить длину волны λ: λ = с/ν. Мы просто делим путь, пройденный светом за секунду, на число колебаний за то же время и получаем длину одного колебания.

51.

Оптические явления на границе раздела двух сред. На границе раздела двух сред наблюдаются: отражение, преломление и поглощение света. Отражение, преломление и поглощение падающего на тело излучения зависит от рода вещества, состояния поверхности, состава излучения и угла падения.

Угол отражения γ равен углу падения α. Закон преломления света: падающий и преломленный лучи, а также перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости.

52.

Интерференция света — интерференция электромагнитных волн — перераспределение интенсивности света в результате наложения нескольких световых волн. Это явление обычно характеризуется чередующимися в пространстве максимумами и минимумами интенсивности света.

Дифракция волн — явление, которое проявляет себя как отклонение от законов геометрической оптики при распространении волн. Она представляет собой универсальное волновое явление и характеризуется одними и теми же законами при наблюдении волновых полей разной природы.

53.

Дисперсия света — это совокупность явлений, обусловленных зависимостью абсолютного показателя преломления вещества от частоты света, или, то же самое, зависимостью фазовой скорости света в веществе от частоты

54.

Спектральный анализ — совокупность методов качественного и количественного определения состава объекта, основанная на изучении спектров взаимодействия материи с излучением, включая спектры электромагнитного излучения, акустических волн, распределения по массам и энергиям элементарных частиц и др.

55.

Квантовая природа света. В соответствии с современными представлениями свет имеет двойственную корпускулярно-волновую природу: в одних явлениях свет обнаруживает свойства волн, а в других — свойства частиц. Волновые и квантовые свойства неотъемлемо дополняют друг друга.

Давление света открыто русским ученым П. Н. Лебедевым в 1901 году. В своих опытах он установил, что давление света зависит от интенсивности света и от отражающей способности тела.

Химическое действие света — изменение свойств веществ под действием света. Под действием света могут происходить химические превращения (фотохимические реакции). Важнейшими в живой природе являются процессы фотосинтеза. ... Поглощен веществом фотон может вызвать превращение только одной молекулы.

Тепловое действие света При поглощении излучения телом всегда происходит превращение энергии излучения во внутреннюю энергию тела. В тепловую энергию может превращаться энергия любых электромагнитных волн — от радиоволн до гамма-лучей.

56.

Фотоэффект или фотоэлектрическийэффект — явление взаимодействия света или любого другого электромагнитного излучения с веществом, при котором энергия фотонов передаётся электронам вещества. В конденсированных веществах выделяют внешний и внутренний фотоэффект.

Явление фотоэффекта широко используется в работе многих механизмов и устройств на производстве, а также окружающих нас в повседневной жизни. Чтобы реагировать на свет они содержат фотоэлементы – электронные приборы, в которых энергия падающего света преобразуется в ЭДС (фотоЭДС) или электрический ток (фототок).

57.

В этой модели Резерфорд описывает строение атома состоящим из крохотного положительно заряженного ядра, в котором сосредоточена почти вся масса атома, вокруг которого вращаются электроны, — подобно тому, как планеты движутся вокруг Солнца.

Постулаты Бора — основные допущения, сформулированные Нильсом Бором в 1913 году для объяснения закономерности линейчатого спектра атома водорода и водородоподобных ионов (формула Бальмера-Ридберга) и квантового характера испускания и поглощения света.

58.

· Газоразрядный счетчик Гейгера

· Камера Вильсона.

· Пузырьковая камера

· Метод толстослойных фотоэмульсий

59.

Радиоактивность—это самопроизвольное испускание излучения каким-либо элементом, обусловленное распадом атомных ядер. Явление радиоактивности обнаружил Антуан Анри Беккерель в 1896 г. Он установил, что урановые соли вызывают почернение фотографических пластинок даже, завернутых в черную бумагу.

· Отрицательно заряженные частицы - электроны. Бета-лучи.

· Положительно заряженные частицы - ядра атома Гелия. Альфа-лучи.

· Поток нейтральных частиц - поток фотонов. Гамма лучи

60.

Атомное ядро́ — центральная часть атома, в которой сосредоточена основная его масса (более 99,9 %). Ядро заряжено положительно, заряд ядра определяет химический элемент, к которому относят атом. Размеры ядер различных атомов составляют несколько фемтометров, что более чем в 10 тысяч раз меньше размеров самого атома.

Ядерная сила - это сила, которая действует между протонами и нейтронами атомов. Нейтроны и протоны, оба нуклона, почти одинаково влияют на ядерную силу.

Масса ядра атома всегда меньше суммы масс составляющих его нуклонов. Т.е. масса нуклонов, составляющих ядро, превышает массу этого ядра. M < Zm + Nm, где M – масса ядра, Z – число протонов в ядре, N – число нейтронов в ядре, m – масса свободного протона, m – масса свободного нейтрона.

61.

Деление ядра́ — процесс расщепления атомного ядра на два (реже три) ядра с близкими массами, называемых осколками деления. ... Деление тяжёлых ядер — экзотермический процесс, в результате которого высвобождается большое количество энергии в виде кинетической энергии продуктов реакции, а также излучения.

Цепная ядерная реакция — последовательность единичных ядерных реакций, каждая из которых вызывается частицей, появившейся как продукт реакции на предыдущем шаге последовательности.

Ядерный реактор — устройство, предназначенное для организации управляемой, самоподдерживающейся цепной реакции деления, которая всегда сопровождается выделением энергии. Первый ядерный реактор построен и запущен в декабре 1942 года в США под руководством Э. Ферми.

62.

На атомных электрических станциях ядерная энергия используется для получения тепла, используемого для выработки электроэнергии и отопления. Ядерные силовые установки решили проблему судов с неограниченным районом плавания (атомные ледоколы, атомные подводные лодки, атомные авианосцы).

Получение радиоактивных изотопов

Получают радиоактивные изотопы в атомных реакторах и на ускорителях элементарных частиц. В настоящее время производством изотопов занята большая отрасль промышленности.

Радиоактивные изотопы в биологии и медицине

Одним из наиболее выдающихся исследований, проведенных с помощью меченых атомов, явилось исследование обмена веществ в организмах. Было доказано, что за сравнительно небольшое время организм подвергается почти полному обновлению. Слагающие его атомы заменяются новыми.

Биологическое действие радиоактивных излучений Излучения радиоактивных веществ оказывают очень сильное воздействие на все живые организмы. Даже сравнительно слабое излучение, которое при полном поглощении повышает температуру тела лишь на 0,001 °С, нарушает жизнедеятельность клеток.

⇐ Предыдущая 12