الکترودینامیک، فرمول ها الکترومغناطیس

الکترودینامیکعلم خواص و قوانین نوع خاصی از ماده است - میدان الکترومغناطیسی که بین اجسام یا ذرات باردار الکتریکی در تعامل است.

الکترودینامیک کوانتومی(QED) - نظریه میدان کوانتومی برهمکنش های الکترومغناطیسی. توسعه یافته ترین بخش نظریه میدان کوانتومی الکترودینامیک کلاسیک فقط خواص پیوسته میدان الکترومغناطیسی را در نظر می گیرد، در حالی که الکترودینامیک کوانتومی بر این ایده استوار است که میدان الکترومغناطیسی نیز دارای خواص ناپیوسته (گسسته) است که حاملان آن کوانتوم های میدان - فوتون ها هستند. برهمکنش تابش الکترومغناطیسی با ذرات باردار در الکترودینامیک کوانتومی به عنوان جذب و گسیل فوتون توسط ذرات در نظر گرفته می شود.

2. ویژگی های میدان الکترومغناطیسی

میدان الکترومغناطیسی - E = N / Kl = B / M

E= اف/ q – نسبت نیروی وارده از میدان به بزرگی این بار.

دی- القای میدان الکتریکی - بردار متناسب با بردار شدت، اما مستقل از خواص محیط نامیده می شود.

دی = 𝞮 E; 𝞮 = 𝞮 0 𝞮 ’ 0 = 8.85 * 10 -12 F/M

V-بردار القای مغناطیسی = N / A * m = 1T

القاء برداری است که مدول آن نسبت مدول نیروی وارده از سمت میدان به هادی با جریان، به جریان در هادی و طول آن است. . ب= | اف|/ من* ل(ایالات متحده) ن- قدرت میدان مغناطیسی (A / m) = 80 oersted =) 80 گاوس، بردار موازی با بردار القایی نامیده می شود، اما مستقل از خواص محیط. Н = 1 / μ، که در آن μ = μ 0* µ’

3. میدان های برداری ویژگی های انتگرال و دیفرانسیل یک میدان برداری

4 قضیه استروگراد-گاوس و استوکس

5. قانون آویز

6 قضیه گاوس

7. جریان برداری

8 معادلات پیوستگی

9. جریان جابجایی

10 قانون جریان کامل

11. قانون تداوم شار مغناطیسی

12.شرایط مرزی

13 قوانین جول لنتز به شکل دیفرانسیل

مقدار گرمای آزاد شده در واحد زمان در رسانایی با مقاومت R در شدت جریان I طبق قانون ژول-لنز برابر است با:

با اعمال این قانون بر روی یک استوانه بی نهایت کوچک که محور آن با جهت جریان منطبق است، به دست می آوریم.

با توجه به اینکه - حجم یک استوانه بی نهایت کوچک و - مقدار گرمای آزاد شده در واحد حجم در واحد زمان، متوجه می شویم

,

جایی کهبر حسب وات بر متر مکعب بیان می شود. با توجه به اینکه j 2 = j * j و با استفاده از یک عبارت برای j، می توانیم نسبت را به شکل زیر بنویسیم:

این برابری قانون ژول-لنز را به شکل دیفرانسیل بیان می کند.

14. سیستم کامل معادلات ماکسول در ماده

در یک محیط، میدان های الکتریکی و مغناطیسی خارجی باعث قطبش و مغناطیسی شدن ماده می شوند که به ترتیب توسط بردار پلاریزاسیون P و بردار مغناطیسی M ماده به صورت ماکروسکوپی توصیف می شوند و به دلیل ظهور بارها و جریان های محدود ایجاد می شوند. در نتیجه، میدان در محیط مجموع میدان‌های خارجی و میدان‌های ناشی از بارها و جریان‌های محدود شده است.

قطبش P و مغناطش ماده M با روابط زیر به بردارهای قدرت و القای میدان های الکتریکی و مغناطیسی مربوط می شود:

بنابراین، با بیان بردارهای D و H بر حسب E، B و، می توان یک سیستم معادل ریاضی معادلات ماکسول را به دست آورد:

این شاخص در اینجا نشان دهنده هزینه ها و جریان های رایگان است. معادلات ماکسول در این شکل اساسی هستند، به این معنا که به مدل دستگاه الکترومغناطیسی ماده بستگی ندارند. تقسیم بارها و جریان‌ها به آزاد و محدود به فرد اجازه می‌دهد که در P، M و در نتیجه، در D، B، ماهیت میکروسکوپی پیچیده میدان الکترومغناطیسی در محیط "پنهان" شود.

تعریف 1

الکترودینامیک حوزه بزرگ و مهمی از فیزیک است که خواص کلاسیک و غیر کوانتومی میدان الکترومغناطیسی و حرکت بارهای مغناطیسی با بار مثبت که با یکدیگر در تعامل با یکدیگر با استفاده از این میدان هستند را بررسی می‌کند.

شکل 1. مختصری در مورد الکترودینامیک. نویسنده24 - تبادل آنلاین مقالات دانشجویی

الکترودینامیک با طیف گسترده‌ای از بیان‌های مسئله مختلف و راه‌حل‌های مناسب آنها، روش‌های تقریبی و موارد خاص نشان داده می‌شود که با قوانین و معادلات اولیه مشترک در یک کل واحد ترکیب می‌شوند. دومی، که بخش اصلی الکترودینامیک کلاسیک را تشکیل می دهد، به طور مفصل در فرمول های ماکسول ارائه شده است. در حال حاضر، دانشمندان به مطالعه اصول این حوزه در فیزیک، اسکلت ساخت روابط آن با سایر حوزه های علمی ادامه می دهند.

قانون کولن در الکترودینامیک به صورت زیر نشان داده می شود: $ F = \ frac (kq1q2) (r2) $، که $ k = \ frac (9 \ cdot 10 (H \ cdot m)) (Cl) $. معادله شدت میدان الکتریکی به صورت زیر نوشته شده است: $ E = \ فراک (F) (q) $، و شار بردار القای میدان مغناطیسی $ ∆Φ = В∆S \ cos (a) $ است.

در الکترودینامیک، بارهای آزاد و سیستم‌های بار در درجه اول مورد مطالعه قرار می‌گیرند که به فعال شدن یک طیف انرژی پیوسته کمک می‌کنند. توصیف کلاسیک برهمکنش الکترومغناطیسی با این واقعیت مورد علاقه است که در حال حاضر در حد کم انرژی موثر است، زمانی که پتانسیل انرژی ذرات و فوتون ها در مقایسه با انرژی باقیمانده یک الکترون کوچک است.

در چنین شرایطی، اغلب ذرات باردار از بین نمی روند، زیرا تنها تغییر تدریجی در وضعیت حرکت ناپایدار آنها در نتیجه تبادل تعداد زیادی فوتون کم انرژی وجود دارد.

تبصره 1

با این حال، حتی در انرژی‌های بالای ذرات در یک محیط، علی‌رغم نقش مهم نوسانات، الکترودینامیک می‌تواند با موفقیت برای توصیف جامع میانگین‌های آماری، مشخصات و فرآیندهای ماکروسکوپی استفاده شود.

معادلات پایه الکترودینامیک

فرمول های اصلی که رفتار میدان الکترومغناطیسی و برهمکنش مستقیم آن با اجسام باردار را توصیف می کنند، معادلات ماکسول هستند که اعمال احتمالی یک میدان الکترومغناطیسی آزاد در محیط و خلاء و همچنین تولید کلی میدان توسط منابع را تعیین می کند.

از جمله این مقررات در فیزیک می توان موارد زیر را تشخیص داد:

• قضیه گاوس برای میدان الکتریکی - طراحی شده برای تعیین تولید یک میدان الکترواستاتیک توسط بارهای مثبت.
• فرضیه بسته بودن خطوط نیرو - تعامل فرآیندهای درون خود میدان مغناطیسی را ترویج می کند.
• قانون القای فارادی - تولید میدان های الکتریکی و مغناطیسی را توسط ویژگی های متغیر محیط ایجاد می کند.

به طور کلی، قضیه آمپر - ماکسول یک ایده منحصر به فرد از گردش خطوط در یک میدان مغناطیسی با افزودن تدریجی جریان های جابجایی است که توسط خود ماکسول معرفی شده است، به طور دقیق تبدیل میدان مغناطیسی را با حرکت بارها و عمل متناوب تعیین می کند. از یک میدان الکتریکی

بار و نیرو در الکترودینامیک

در الکترودینامیک، برهمکنش نیرو و بار میدان الکترومغناطیسی از تعریف مشترک زیر از میدان های بار الکتریکی $ q $، انرژی $ E $ و مغناطیسی $ B $ حاصل می شود که به عنوان یک قانون اساسی فیزیکی بر اساس کل مجموعه داده های تجربی فرمول نیروی لورنتس (در محدوده ایده آل سازی بار نقطه ای که با سرعت معینی حرکت می کند) با جایگزینی سرعت $ v $ نوشته شده است.

هادی ها اغلب حاوی مقدار زیادی بار هستند، بنابراین، این بارها به خوبی جبران می شوند: تعداد بارهای مثبت و منفی همیشه با یکدیگر برابر است. در نتیجه، کل نیروی الکتریکی که دائماً بر هادی وارد می شود نیز صفر است. در نتیجه، نیروهای مغناطیسی اعمال شده بر روی بارهای جداگانه در هادی جبران نمی شود، زیرا در حضور جریان، سرعت بارها همیشه متفاوت است. معادله عمل یک هادی با جریان در میدان مغناطیسی را می توان به صورت زیر نوشت: $ G = | v ⃗ | s \ cos (a) $

اگر ما نه یک مایع، بلکه یک جریان کامل و پایدار از ذرات باردار را به عنوان یک جریان بررسی کنیم، کل پتانسیل انرژی که به صورت خطی از منطقه در $ 1s $ عبور می کند، قدرت فعلی برابر با: $ I = ρ | \ vec (v) | s \ cos (a) $، که $ ρ $ چگالی بار (در واحد حجم در کل جریان) است.

تبصره 2

اگر میدان مغناطیسی و الکتریکی به طور سیستماتیک از نقطه ای به نقطه دیگر در یک مکان خاص تغییر کند، در عبارات و فرمول های جریان های جزئی، مانند یک مایع، مقادیر متوسط ​​​​$ E⃗ $ و $ B⃗ $ در سایت اجباری هستند

جایگاه ویژه الکترودینامیک در فیزیک

جایگاه قابل توجه الکترودینامیک در علم مدرن را می توان از طریق کار معروف A. Einstein تأیید کرد که اصول و مبانی نظریه نسبیت خاص را به تفصیل شرح داد. کار علمی این دانشمند برجسته "در مورد الکترودینامیک اجسام متحرک" نامیده می شود و شامل تعداد زیادی معادلات و تعاریف مهم است.

به عنوان یک حوزه جداگانه از فیزیک، الکترودینامیک از بخش های زیر تشکیل شده است:

• دکترین میدان اجسام و ذرات فیزیکی بی حرکت، اما دارای بار الکتریکی؛
• دکترین خواص جریان الکتریکی؛
• دکترین برهمکنش میدان مغناطیسی و القای الکترومغناطیسی؛
• دکترین امواج الکترومغناطیسی و ارتعاشات

تمام بخش های فوق با قضیه D. Maxwell که نه تنها یک نظریه منسجم از میدان الکترومغناطیسی ایجاد و ارائه کرد، بلکه تمام خواص آن را توصیف کرد و وجود واقعی آن را اثبات کرد، در یک کل متحد می شوند. کار این دانشمند خاص به دنیای علم نشان داد که میدان های الکتریکی و مغناطیسی شناخته شده در آن زمان فقط مظهر یک میدان الکترومغناطیسی واحد است که در سیستم های مرجع مختلف کار می کند.

بخش اساسی فیزیک به مطالعه الکترودینامیک و پدیده های الکترومغناطیسی اختصاص دارد. این حوزه تا حد زیادی مدعی وضعیت یک علم جداگانه است، زیرا نه تنها تمام قوانین فعل و انفعالات الکترومغناطیسی را بررسی می کند، بلکه آنها را با استفاده از فرمول های ریاضی به تفصیل توصیف می کند. مطالعات عمیق و طولانی مدت الکترودینامیک راه های جدیدی را برای استفاده از پدیده های الکترومغناطیسی در عمل به نفع همه بشریت باز کرده است.

الکترودینامیک شاخه ای از فیزیک است که نظریه میدان الکترومغناطیسی و همچنین برهمکنش بین بارهای الکتریکی را مطالعه می کند. الکترودینامیک به مرحله دیگری از پیشرفت سریع فیزیک تبدیل شده است. فرمول هایی برای الکترودینامیک و همچنین خارها و مشکلات در الکترودینامیک وجود دارد.

چگونه علم در نتیجه اکتشافات و آزمایشات متعدد متولد شد. شاخه ای از الکترودینامیک که برهمکنش ها و میدان های الکتریکی بارهای الکتریکی ساکن را مطالعه می کند، الکترواستاتیک است.

الکترودینامیک کلاسیک

الکترودینامیک با سرعتی سریع توسعه یافت، بسیاری از دانشمندان مشهور به توسعه الکترودینامیک کمک کردند. در سال 1785، فیزیکدان فرانسوی C. Coulomb به طور تجربی قانون برهمکنش دو بار نقطه ای ثابت را ایجاد کرد. آویز چارلز آگوستین در سال 1820 فیزیکدان دانمارکی H. Oersted نشان داد که جریانی که از سیم ها عبور می کند یک میدان مغناطیسی در اطراف خود ایجاد می کند. ارستد هانس کریستین در سال 1831 ام. فارادی القای الکترومغناطیسی را کشف کرد. فارادی مایکل الکترودینامیک علمی است که میدان الکترومغناطیسی را مطالعه می کند. این میدان از طریق برهمکنش نیرومند با آن ذرات ماده که دارای بار الکتریکی هستند خود را نشان می دهد. دانشمند انگلیسی جی. ماکسول را جذب کرد. بر اساس داده های تجربی، او معادلات کافی برای توصیف همه پدیده های الکترومغناطیسی را پیشنهاد کرد.
دانلود رایگان آموزش از سایت

عنوان: الکترودینامیک و انتشار امواج رادیویی

جلسه نزدیک می شود و زمان آن فرا رسیده است که از تئوری به عمل برویم. در آخر هفته، نشستیم و فکر کردیم که بسیاری از دانش‌آموزان دوست دارند مجموعه‌ای از فرمول‌های فیزیکی اولیه را در اختیار داشته باشند. فرمول های خشک با توضیح: مختصر، مختصر، هیچ چیز اضافی. یک چیز بسیار مفید هنگام حل مشکلات، می دانید. بله، و در امتحان، زمانی که دقیقاً آنچه روز قبل به طرز وحشیانه ای حفظ شده بود می تواند از سر خود "پرش" کند، چنین انتخابی خدمات عالی ارائه می دهد.

بیشتر مسائل معمولاً به سه حوزه محبوب فیزیک اختصاص داده می شود. این مکانیک, ترمودینامیکو فیزیک مولکولی, برق... بیایید آنها را بگیریم!

فرمول های اساسی در فیزیک - دینامیک، سینماتیک، استاتیک

بیایید با ساده ترین شروع کنیم. یک حرکت مستقیم و ثابت مورد علاقه از مد افتاده خوب.

فرمول های سینماتیک:

البته حرکت دایره ای را فراموش نکنیم و سپس به سراغ دینامیک و قوانین نیوتن برویم.

پس از دینامیک، زمان آن است که شرایط تعادل اجسام و مایعات را در نظر بگیریم، یعنی. استاتیک و هیدرواستاتیک

اکنون فرمول های اساسی را در مورد موضوع "کار و انرژی" ارائه می دهیم. ما بدون آنها کجا هستیم!

فرمول های اساسی فیزیک مولکولی و ترمودینامیک

اجازه دهید بخش مکانیک را با فرمول های ارتعاشات و امواج به پایان برسانیم و به سراغ فیزیک مولکولی و ترمودینامیک برویم.

کارایی، قانون گی-لوساک، معادله کلاپیرون- مندلیف - همه این فرمول های دوست داشتنی در زیر جمع آوری شده اند.

راستی! اکنون برای همه خوانندگان ما تخفیف در نظر گرفته شده است. 10% بر روی هر نوع کاری.

فرمول های فیزیک پایه: الکتریسیته

زمان آن فرا رسیده که به سراغ الکتریسیته برویم، اگرچه ترمودینامیک آن را کمتر دوست دارد. ما با الکترواستاتیک شروع می کنیم.

و در زیر رول درام، با فرمول های قانون اهم، القای الکترومغناطیسی و نوسانات الکترومغناطیسی پایان می دهیم.

همین. البته می توان یک کوه کامل از فرمول ها را مطرح کرد، اما این بی فایده است. وقتی فرمول های زیادی وجود دارد، می توانید به راحتی گیج شوید و سپس مغز را کاملا ذوب کنید. ما امیدواریم که برگه تقلب ما برای فرمول های فیزیک پایه به شما کمک کند مشکلات مورد علاقه خود را سریعتر و کارآمدتر حل کنید. و اگر می خواهید چیزی را روشن کنید یا فرمول مورد نیاز را پیدا نکردید: از کارشناسان بپرسید خدمات دانشجویی... نویسندگان ما صدها فرمول را در سر خود نگه می دارند و مشکلات را مانند آجیل می شکنند. با ما تماس بگیرید، و به زودی هر کاری برای شما بسیار سخت خواهد بود.

برگه تقلب با فرمول های فیزیک برای امتحان

و نه تنها (ممکن است به نمرات 7، 8، 9، 10 و 11 نیاز داشته باشد).

اول، تصویری که می تواند به صورت فشرده چاپ شود.

مکانیک

1. فشار P = F / S
2. چگالی ρ = m / V
3. فشار در عمق مایع P = ρ ∙ g ∙ h
4. گرانش Fт = میلی گرم
5. 5. نیروی ارشمیدسی Fa = ρ w ∙ g ∙ Vт
6. معادله حرکت برای حرکت با شتاب یکنواخت

X = X 0 + υ 0 ∙ t + (a ∙ t 2) / 2 S = ( υ 2 -υ 0 2) / 2a S = ( υ +υ 0) ∙ t / 2

1. معادله سرعت برای حرکت با شتاب یکنواخت υ =υ 0 + a ∙ t
2. شتاب a = ( υ -υ 0) / t
3. سرعت دایره ای υ = 2πR / T
4. شتاب مرکزگرا a = υ 2 / ر
5. رابطه بین دوره و فرکانس ν = 1 / T = ω / 2π
6. قانون دوم نیوتن F = ma
7. قانون هوک Fy = -kx
8. قانون گرانش F = G ∙ M ∙ m / R 2
9. وزن جسمی که با شتاب a P = m (g + a) حرکت می کند.
10. وزن جسمی که با شتاب a ↓ P = m (g-a) حرکت می کند
11. نیروی اصطکاک Ffr = µN
12. حرکت بدن p = m υ
13. ضربه نیرو Ft = ∆p
14. ممان نیرو M = F ∙ ℓ
15. انرژی بالقوه یک جسم بلند شده از سطح زمین Ep = mgh
16. انرژی پتانسیل یک جسم تغییر شکل الاستیک Ep = kx 2/2
17. انرژی جنبشی بدن Ek = m υ 2 /2
18. کار A = F ∙ S ∙ cosα
19. توان N = A / t = F ∙ υ
20. کارایی η = Ap / Az
21. دوره نوسان آونگ ریاضی T = 2π√ℓ / گرم
22. دوره نوسان آونگ فنری T = 2 π √m / k
23. معادله ارتعاشات هارمونیک X = Xmax ∙ cos ωt
24. رابطه طول موج، سرعت آن و دوره λ = υ تی

فیزیک مولکولی و ترمودینامیک

1. مقدار ماده ν = N / Na
2. جرم مولی М = m / ν
3. چهارشنبه خویشاوندان انرژی مولکول های یک گاز تک اتمی Ek = 3/2 ∙ kT
4. معادله اصلی MKT P = nkT = 1 / 3nm 0 υ 2
5. گی - قانون لوساک (فرایند همسان) V / T = const
6. قانون چارلز (فرایند ایزوکوریک) P / T = const
7. رطوبت نسبی φ = P / P 0 ∙ 100٪
8. بین المللی انرژی ایده آل است گاز تک اتمی U = 3/2 ∙ M / μ ∙ RT
9. کار گاز A = P ∙ ΔV
10. قانون بویل - ماریوته (فرایند همدما) PV = const
11. مقدار گرما در طول گرمایش Q = سانتی متر (T 2 -T 1)
12. مقدار گرما در حین ذوب Q = λm
13. مقدار گرما در حین تبخیر Q = Lm
14. مقدار گرما در هنگام احتراق سوخت Q = qm
15. معادله گاز ایده آل حالت PV = m / M ∙ RT
16. قانون اول ترمودینامیک ΔU = A + Q
17. راندمان موتورهای حرارتی η = (Q 1 - Q 2) / Q 1
18. بهره وری ایده آل است. موتورها (چرخه کارنو) η = (T 1 - T 2) / T 1

الکترواستاتیک و الکترودینامیک - فرمول های فیزیک

1. قانون کولن F = k ∙ q 1 ∙ q 2 / R 2
2. قدرت میدان الکتریکی E = F / q
3. تنش ایمیل میدان بار نقطه ای E = k ∙ q / R 2
4. چگالی بار سطحی σ = q / S
5. تنش ایمیل میدان صفحه بینهایت E = 2πkσ
6. ثابت دی الکتریک ε = E 0 / E
7. تعامل انرژی بالقوه شارژ W = k ∙ q 1 q 2 / R
8. پتانسیل φ = W / q
9. پتانسیل بار نقطه ای φ = k ∙ q / R
10. ولتاژ U = A / q
11. برای میدان الکتریکی یکنواخت U = E ∙ d
12. ظرفیت الکتریکی C = q / U
13. ظرفیت الکتریکی یک خازن تخت C = S ∙ ε ∙ε 0 / d
14. انرژی یک خازن شارژ شده W = qU / 2 = q² / 2С = CU² / 2
15. فعلی I = q / t
16. مقاومت هادی R = ρ ∙ ℓ / S
17. قانون اهم برای یک بخش از مدار I = U / R
18. قوانین آخرین. ترکیبات I 1 = I 2 = I، U 1 + U 2 = U، R 1 + R 2 = R
19. قوانین موازی ارتباط U 1 = U 2 = U، I 1 + I 2 = I، 1 / ​​R 1 + 1 / R 2 = 1 / R
20. توان جریان الکتریکی P = I ∙ U
21. قانون ژول-لنز Q = I 2 Rt
22. قانون اهم برای مدار کامل I = ε / (R + r)
23. جریان اتصال کوتاه (R = 0) I = ε / r
24. بردار القای مغناطیسی B = Fmax / ℓ ∙ I
25. نیروی آمپر Fa = IBℓsin α
26. نیروی لورنتس Fl = Bqυsin α
27. شار مغناطیسی Ф = BSсos α Ф = LI
28. قانون القای الکترومغناطیسی Ei = ΔΦ / Δt
29. EMF القایی در هادی حرکت Ei = Bℓ υ sinα
30. EMF خود القایی Esi = -L ∙ ΔI / Δt
31. انرژی میدان مغناطیسی سیم پیچ Wm = LI 2/2
32. دوره نوسان تعداد. کانتور T = 2π ∙ √LC
33. مقاومت القایی X L = ωL = 2πLν
34. مقاومت خازنی Xc = 1 / ωC
35. مقدار موثر شناسه فعلی = Imax / √2،
36. مقدار ولتاژ RMS Uд = Umax / √2
37. امپدانس Z = √ (Xc-X L) 2 + R 2

اپتیک

1. قانون شکست نور n 21 = n 2 / n 1 = υ 1 / υ 2
2. ضریب شکست n 21 = sin α / sin γ
3. فرمول لنز نازک 1 / F = 1 / d + 1 / f
4. قدرت نوری لنز D = 1 / F
5. حداکثر تداخل: Δd = kλ،
6. تداخل دقیقه: Δd = (2k + 1) λ / 2
7. شبکه دیفرانسیل d ∙ sin φ = k λ

فیزیک کوانتومی

1. F-la انیشتین برای اثر نوری hν = Aout + Ek، Ek = U s e
2. حاشیه قرمز اثر فوتوالکتریک ν к = Aout / h
3. تکانه فوتون P = mc = h / λ = E / s

فیزیک هسته ای اتمی