Magnetyzm dla manekinów: podstawowe wzory, definicja, przykłady. Elektryczność

Sesja zbliża się wielkimi krokami i czas dla nas przejść od teorii do praktyki. W weekend usiedliśmy i pomyśleliśmy, że wielu uczniów dobrze by zrobiło, gdyby mieli pod ręką zbiór podstawowych wzorów fizycznych. Suche formuły z wyjaśnieniem: krótkie, zwięzłe i nic więcej. Wiesz, bardzo przydatna rzecz przy rozwiązywaniu problemów. Tak, a na egzaminie, kiedy dokładnie to, co okrutnie zapamiętałem poprzedniego dnia, może „wyskoczyć” mi z głowy, taki wybór ci się przyda.

Większość zadań jest zazwyczaj rozdawana w trzech najpopularniejszych działach fizyki. Ten Mechanika, termodynamika I Fizyka molekularna, Elektryczność. Weźmy je!

Podstawowe wzory z fizyki, dynamiki, kinematyki, statyki

Zacznijmy od najprostszego. Stary, dobry, ulubiony ruch prostoliniowy i jednolity.

Wzory kinematyczne:

Nie zapominajmy oczywiście o ruchu po okręgu, a potem przejdźmy do dynamiki i praw Newtona.

Po dynamice przyszedł czas na rozważenie warunków równowagi ciał i cieczy, czyli tzw. statyka i hydrostatyka

Teraz podajemy podstawowe formuły na temat „Praca i energia”. Kim byśmy byli bez nich!

Podstawowe wzory fizyki molekularnej i termodynamiki

Zakończmy część mechaniki wzorami na drgania i fale i przejdźmy do fizyki molekularnej i termodynamiki.

Wydajność, prawo Gay-Lussaca, równanie Clapeyrona-Mendelejewa - wszystkie te słodkie wzory zebrano poniżej.

Przy okazji! Dla wszystkich naszych czytelników przygotowaliśmy zniżkę 10% NA .

Podstawowe wzory w fizyce: elektryczność

Czas przejść do elektryczności, choć termodynamika kocha ją mniej. Zacznijmy od elektrostatyki.

A na bębnach kończymy wzorami na prawo Ohma, indukcję elektromagnetyczną i oscylacje elektromagnetyczne.

To wszystko. Oczywiście można podać całą górę formuł, ale jest to bezużyteczne. Kiedy formuł jest za dużo, łatwo można się pogubić, a potem całkowicie roztopić mózg. Mamy nadzieję, że nasza ściągawka z podstawowymi formułami z fizyki pomoże Ci szybciej i skuteczniej rozwiązywać ulubione problemy. A jeśli chcesz coś wyjaśnić lub nie znalazłeś potrzebnej formuły: zapytaj ekspertów obsługa studentów. Nasi autorzy trzymają w głowach setki formuł i klikają zadania jak orzechy. Skontaktuj się z nami, a już niedługo każde zadanie będzie dla Ciebie „za trudne”.

Ciała naładowane są w stanie wytworzyć, oprócz pola elektrycznego, inny rodzaj pola. Jeśli ładunki się poruszają, w otaczającej je przestrzeni tworzy się specjalny rodzaj materii, tzw pole magnetyczne. Dlatego prąd elektryczny, będący uporządkowanym ruchem ładunków, wytwarza również pole magnetyczne. Podobnie jak pole elektryczne, pole magnetyczne nie jest ograniczone przestrzennie, rozchodzi się bardzo szybko, ale wciąż ze skończoną prędkością. Można go wykryć jedynie poprzez jego wpływ na poruszające się naładowane ciała (a co za tym idzie, prądy).

Aby opisać pole magnetyczne, należy wprowadzić charakterystykę siły pola, zbliżoną do wektora natężenia mi pole elektryczne. Taką cechą jest wektor B Indukcja magnetyczna. W układzie jednostek SI 1 Tesla (T) jest jednostką indukcji magnetycznej. Jeśli w polu magnetycznym z indukcją B umieść długość przewodu l z prądem I, a następnie siła zwana mocą Ampera, co oblicza się ze wzoru:

Gdzie: W– indukcja pola magnetycznego, I jest prądem w przewodniku, l- jego długość. Siła Ampera jest skierowana prostopadle do wektora indukcji magnetycznej i kierunku prądu płynącego przez przewodnik.

Aby określić kierunek siły Ampera, zwykle używa się reguła lewej ręki: jeśli ułożysz lewą rękę tak, aby linie indukcji wchodziły w dłoń, a wyciągnięte palce były skierowane wzdłuż prądu, wówczas cofnięty kciuk wskaże kierunek siły Ampère'a działającej na przewodnik (patrz rysunek).

Jeśli kąt α między kierunkami wektora indukcji magnetycznej a prądem w przewodniku różni się od 90 °, wówczas w celu określenia kierunku siły Ampère'a konieczne jest przyjęcie składowej pola magnetycznego, która jest prostopadła do kierunku obecny. Zagadnienia tego tematu należy rozwiązać analogicznie jak w dynamice czy statyce, tj. zapisując siły wzdłuż osi współrzędnych lub dodając siły zgodnie z zasadami dodawania wektorów.

Moment sił działających na pętlę z prądem

Niech pętla z prądem będzie w polu magnetycznym, a płaszczyzna pętli będzie prostopadła do tego pola. Siły Ampera będą ściskać ramę, a ich wypadkowa będzie równa zeru. Jeśli zmienisz kierunek prądu, siły Ampera zmienią swój kierunek, a rama nie skurczy się, ale rozciągnie. Jeżeli linie indukcji magnetycznej leżą w płaszczyźnie ramy, wówczas powstaje moment sił Ampère'a. Moment obrotowy sił Ampera równa się:

Gdzie: S- powierzchnia ramy, α - kąt pomiędzy normalną do ramy a wektorem indukcji magnetycznej (normalna to wektor prostopadły do ​​płaszczyzny ramy), N- ilość zwojów, B– indukcja pola magnetycznego, I- aktualna siła w ramce.

Siła Lorentza

Siła amperowa działająca na odcinek przewodnika o długości Δ l z prądem I zlokalizowane w polu magnetycznym B można wyrazić w kategoriach sił działających na poszczególne nośniki ładunku. Siły te nazywane są Siły Lorentza. Siła Lorentza działająca na cząstkę posiadającą ładunek Q w polu magnetycznym B poruszając się z dużą prędkością w, oblicza się według następującego wzoru:

Narożnik α w tym wyrażeniu jest równy kątowi między prędkością a wektorem indukcji magnetycznej. Kierunek działania siły Lorentza pozytywnie naładowaną cząstkę, a także kierunek siły Ampère'a można znaleźć za pomocą reguły lewej ręki lub reguły świdra (a także siły Ampère'a). Wektor indukcji magnetycznej należy mentalnie wbić w dłoń lewej ręki, cztery zamknięte palce należy skierować wzdłuż prędkości naładowanej cząstki, a zgięty kciuk wskaże kierunek siły Lorentza. Jeśli cząstka ma negatywnyładunek, wówczas kierunek siły Lorentza, określony na podstawie reguły lewej ręki, będzie musiał zostać zastąpiony przez kierunek przeciwny.

Siła Lorentza jest skierowana prostopadle do wektorów prędkości i indukcji pola magnetycznego. Kiedy naładowana cząstka porusza się w polu magnetycznym Siła Lorentza nie działa. Dlatego moduł wektora prędkości nie zmienia się, gdy cząstka się porusza. Jeżeli naładowana cząstka porusza się w jednorodnym polu magnetycznym pod działaniem siły Lorentza, a jej prędkość leży w płaszczyźnie prostopadłej do wektora indukcji pola magnetycznego, to cząstka będzie poruszać się po okręgu, którego promień można obliczyć ze wzoru następującą formułę:

Siła Lorentza pełni w tym przypadku rolę siły dośrodkowej. Okres obrotu cząstki w jednolitym polu magnetycznym wynosi:

Ostatnie wyrażenie pokazuje, że dla naładowanych cząstek o danej masie M okres obrotu (a co za tym idzie częstotliwość i prędkość kątowa) nie zależy od prędkości (a co za tym idzie od energii kinetycznej) i promienia trajektorii R.

Teoria pola magnetycznego

Jeśli dwa równoległe przewody przewodzą prąd w tym samym kierunku, przyciągają się; jeśli są w przeciwnych kierunkach, odpychają się. Wzory tego zjawiska zostały eksperymentalnie ustalone przez Ampère’a. Interakcja prądów jest spowodowana ich polami magnetycznymi: pole magnetyczne jednego prądu działa siłą Ampera na inny prąd i odwrotnie. Doświadczenia wykazały, że moduł siły działający na odcinek o długości Δ l każdego z przewodników jest wprost proporcjonalna do natężenia prądu I 1 i I 2 w przewodach, długość odcinka Δ l i odwrotnie proporcjonalna do odległości R między nimi:

Gdzie: μ 0 jest wartością stałą, tzw stała magnetyczna. Wprowadzenie stałej magnetycznej do SI upraszcza pisanie szeregu wzorów. Jego wartość liczbowa wynosi:

μ 0 = 4π 10 -7 H / O 2 ≈ 1,26 10 -6 H / O 2.

Porównując podane właśnie wyrażenie na siłę oddziaływania dwóch przewodników z prądem i wyrażenie na siłę Ampère’a, łatwo jest otrzymać wyrażenie na indukcja pola magnetycznego wytwarzanego przez każdy z prostoliniowych przewodników prądem na odległość R Od niego:

Gdzie: μ - przenikalność magnetyczna substancji (więcej na ten temat poniżej). Jeśli prąd płynie w pętli kołowej, to środek indukcji pola magnetycznego cewki określa się wzorem:

linie siły Pole magnetyczne nazywane jest liniami wzdłuż stycznych, do których znajdują się strzałki magnetyczne. igła magnetyczna nazywany długim i cienkim magnesem, jego bieguny są spiczaste. Igła magnetyczna zawieszona na nitce zawsze obraca się w jednym kierunku. Jednocześnie jeden jego koniec skierowany jest na północ, drugi na południe. Stąd nazwa biegunów: północny ( N) i południowe ( S). Magnesy zawsze mają dwa bieguny: północny (zaznaczony na niebiesko lub literą N) i południowa (na czerwono lub literą S). Magnesy oddziałują w taki sam sposób jak ładunki: podobne bieguny odpychają się, a przeciwne bieguny przyciągają. Niemożliwe jest uzyskanie magnesu z jednym biegunem. Nawet jeśli magnes jest uszkodzony, każda część będzie miała dwa różne bieguny.

Wektor indukcji magnetycznej

Wektor indukcji magnetycznej- wektorowa wielkość fizyczna charakteryzująca pole magnetyczne, liczbowo równa sile działającej na element prądowy o natężeniu 1 A i długości 1 m, jeżeli kierunek linii pola jest prostopadły do ​​przewodnika. Oznaczone W, jednostka miary - 1 Tesla. 1 T to bardzo duża wartość, dlatego w rzeczywistych polach magnetycznych indukcję magnetyczną mierzy się w mT.

Wektor indukcji magnetycznej jest skierowany stycznie do linii siły, tj. pokrywa się z kierunkiem bieguna północnego igły magnetycznej umieszczonej w danym polu magnetycznym. Kierunek wektora indukcji magnetycznej nie pokrywa się z kierunkiem siły działającej na przewodnik, dlatego linie pola magnetycznego, ściśle mówiąc, nie są liniami sił.

Linia pola magnetycznego magnesów trwałych skierowane w stosunku do samych magnesów, jak pokazano na rysunku:

Gdy pole magnetyczne prądu elektrycznego aby określić kierunek linii pola, skorzystaj z reguły "Prawa ręka": jeśli weźmiesz przewodnik w prawą rękę tak, aby kciuk był skierowany wzdłuż prądu, to cztery palce ściskające przewodnik wskazują kierunek linii sił wokół przewodnika:

W przypadku prądu stałego liniami indukcji magnetycznej są okręgi, których płaszczyzny są prostopadłe do prądu. Wektory indukcji magnetycznej są skierowane stycznie do okręgu.

Elektrozawór- przewodnik nawinięty na cylindryczną powierzchnię, przez który przepływa prąd elektryczny I podobne do pola bezpośredniego magnesu trwałego. długość wewnętrzna elektromagnesu l i liczbę zwojów N poprzez indukcję powstaje jednolite pole magnetyczne (o jego kierunku decyduje także reguła prawej dłoni):

Linie pola magnetycznego wyglądają jak linie zamknięte jest wspólną właściwością wszystkich linii magnetycznych. Takie pole nazywa się polem wirowym. W przypadku magnesów trwałych linie nie kończą się na powierzchni, ale wnikają do wnętrza magnesu i zamykają się w jego wnętrzu. Tę różnicę między polami elektrycznymi i magnetycznymi tłumaczy się faktem, że w przeciwieństwie do prądu elektrycznego, ładunki magnetyczne nie istnieją.

Właściwości magnetyczne materii

Wszystkie substancje mają właściwości magnetyczne. Scharakteryzowano właściwości magnetyczne substancji względna przenikalność magnetyczna μ , dla którego prawdziwe jest:

Wzór ten wyraża zgodność wektora indukcji magnetycznej pola w próżni i w danym ośrodku. W przeciwieństwie do oddziaływania elektrycznego, podczas oddziaływania magnetycznego w ośrodku można zaobserwować zarówno wzmocnienie, jak i osłabienie oddziaływania w stosunku do próżni, w której przenikalność magnetyczna μ = 1. diamagnetyki przenikalność magnetyczna μ nieco mniej niż jedność. Przykłady: woda, azot, srebro, miedź, złoto. Substancje te w pewnym stopniu osłabiają pole magnetyczne. Paramagnetyki- tlen, platyna, magnez - nieco wzmacniają pole, mając μ trochę więcej niż jeden. Na ferromagnetyki- żelazo, nikiel, kobalt - μ >> 1. Na przykład do żelaza μ ≈ 25000.

strumień magnetyczny. Indukcja elektromagnetyczna

Zjawisko Indukcja elektromagnetyczna został odkryty przez wybitnego angielskiego fizyka M. Faradaya w 1831 roku. Polega na występowaniu prądu elektrycznego w zamkniętym obwodzie przewodzącym ze zmianą w czasie strumienia magnetycznego penetrującego ten obwód. strumień magnetyczny Φ po placu S kontur nazywany jest wartością:

Gdzie: B jest modułem wektora indukcji magnetycznej, α jest kątem między wektorem indukcji magnetycznej B i normalnej (prostopadłej) do płaszczyzny konturu, S- obszar konturowy, N- liczba zwojów w obwodzie. Jednostka strumienia magnetycznego w układzie SI nazywa się Weber (Wb).

Faraday ustalił eksperymentalnie, że gdy zmienia się strumień magnetyczny w obwodzie przewodzącym, Indukcja pola elektromagnetycznego ε ind, równa szybkości zmiany strumienia magnetycznego przez powierzchnię ograniczoną konturem, przyjmowaną ze znakiem minus:

Zmiana strumienia magnetycznego przenikającego przez obwód zamknięty może nastąpić z dwóch możliwych powodów.

1. Strumień magnetyczny zmienia się w wyniku ruchu obwodu lub jego części w stałym w czasie polu magnetycznym. Dzieje się tak, gdy przewodniki, a wraz z nimi nośniki swobodnego ładunku, poruszają się w polu magnetycznym. Występowanie indukcyjnego pola elektromagnetycznego tłumaczy się działaniem siły Lorentza na swobodne ładunki w poruszających się przewodnikach. Siła Lorentza pełni w tym przypadku rolę siły zewnętrznej.
2. Drugą przyczyną zmiany strumienia magnetycznego przenikającego do obwodu jest zmiana czasu pola magnetycznego w czasie postoju obwodu.

Podczas rozwiązywania problemów ważne jest, aby natychmiast określić, jak zmienia się strumień magnetyczny. Możliwe są trzy opcje:

1. Pole magnetyczne się zmienia.
2. Obszar konturu zmienia się.
3. Zmienia się orientacja ramki względem pola.

W tym przypadku przy rozwiązywaniu problemów pole elektromagnetyczne jest zwykle uważane za modulo. Zwróćmy także uwagę na jeden szczególny przypadek, w którym zachodzi zjawisko indukcji elektromagnetycznej. Zatem maksymalna wartość emf indukcyjnego w obwodzie składającym się z N zakręty, obszar S, obracający się z prędkością kątową ω w polu magnetycznym z indukcją W:

Ruch przewodnika w polu magnetycznym

Podczas przesuwania długości przewodu l w polu magnetycznym B z szybkością w na jego końcach powstaje różnica potencjałów, spowodowana działaniem siły Lorentza na wolne elektrony w przewodniku. Tę różnicę potencjałów (ściśle mówiąc, EMF) oblicza się ze wzoru:

Gdzie: α - kąt mierzony pomiędzy kierunkiem prędkości a wektorem indukcji magnetycznej. Pole elektromagnetyczne nie występuje w stałych częściach obwodu.

Jeśli pręt jest długi L wiruje w polu magnetycznym W wokół jednego z jego końców z prędkością kątową ω , wówczas na jego końcach pojawi się różnica potencjałów (EMF), którą można obliczyć ze wzoru:

Indukcyjność. Samoindukcja. Energia pola magnetycznego

samoindukcja jest ważnym szczególnym przypadkiem indukcji elektromagnetycznej, gdy zmienny strumień magnetyczny powodujący indukcję pola elektromagnetycznego jest wytwarzany przez prąd w samym obwodzie. Jeśli z jakiegoś powodu prąd w rozważanym obwodzie zmieni się, wówczas zmienia się pole magnetyczne tego prądu, a w konsekwencji własny strumień magnetyczny przenikający do obwodu. W obwodzie występuje pole elektromagnetyczne samoindukcji, które zgodnie z regułą Lenza zapobiega zmianie prądu w obwodzie. Własny strumień magnetyczny Φ penetracji obwodu lub cewki prądem jest proporcjonalna do natężenia prądu I:

Czynnik proporcjonalności L w tym wzorze nazywany jest współczynnikiem samoindukcji lub indukcyjność cewki. Jednostką indukcyjności w układzie SI jest Henry (H).

Pamiętać: indukcyjność obwodu nie zależy ani od strumienia magnetycznego, ani od siły prądu w nim, ale zależy jedynie od kształtu i wielkości obwodu, a także właściwości otoczenia. Dlatego też, gdy zmienia się natężenie prądu w obwodzie, indukcyjność pozostaje niezmieniona. Indukcyjność cewki można obliczyć ze wzoru:

Gdzie: N- koncentracja zwojów na jednostkę długości cewki:

Samoindukcja pola elektromagnetycznego, powstająca w cewce o stałej wartości indukcyjności, zgodnie ze wzorem Faradaya jest równa:

Zatem pole elektromagnetyczne samoindukcji jest wprost proporcjonalne do indukcyjności cewki i szybkości zmian natężenia prądu w niej.

Pole magnetyczne ma energię. Tak jak naładowany kondensator zasilany jest energią elektryczną, tak cewka, przez którą przepływa prąd, zasilana jest energią magnetyczną. Energia W m cewka pola magnetycznego z indukcyjnością L generowane przez prąd I, można obliczyć za pomocą jednego ze wzorów (wynikają one z siebie, biorąc pod uwagę wzór Φ = LI):

Korelując wzór na energię pola magnetycznego cewki z jej wymiarami geometrycznymi, możemy otrzymać wzór na: objętościowa gęstość energii pola magnetycznego(lub energia na jednostkę objętości):

Reguła Lenza

Bezwładność- zjawisko występujące zarówno w mechanice (przyspieszając samochód odchylamy się do tyłu przeciwdziałając wzrostowi prędkości, a podczas hamowania pochylamy się do przodu przeciwdziałając spadkowi prędkości), jak i w fizyce molekularnej (podczas podgrzewania cieczy, wzrasta szybkość parowania, najszybsze cząsteczki opuszczają ciecz, zmniejszając prędkość ogrzewania) i tak dalej. W elektromagnetyzmie bezwładność objawia się w opozycji do zmiany strumienia magnetycznego przenikającego obwód. Jeśli strumień magnetyczny wzrasta, wówczas prąd indukcyjny powstający w obwodzie jest kierowany tak, aby zapobiec wzrostowi strumienia magnetycznego, a jeśli strumień magnetyczny maleje, wówczas prąd indukcyjny powstający w obwodzie jest kierowany tak, aby zapobiec wzrostowi strumienia magnetycznego strumień od malejącego.

Na tej stronie. Aby to zrobić, nie potrzebujesz nic, a mianowicie: poświęcać trzy do czterech godzin dziennie na przygotowanie się do CT z fizyki i matematyki, studiowanie teorii i rozwiązywanie problemów. Faktem jest, że CT to egzamin, na którym nie wystarczy znać tylko fizykę czy matematykę, trzeba także umieć szybko i bezbłędnie rozwiązać dużą liczbę problemów o różnej tematyce i różnym stopniu złożoności. Tego ostatniego można się nauczyć jedynie rozwiązując tysiące problemów.

Pomyślne, sumienne i odpowiedzialne wdrożenie tych trzech punktów pozwoli Ci pokazać doskonały wynik na CT, maksimum tego, do czego jesteś zdolny.

Znalazłeś błąd?

Jeżeli, jak Ci się wydaje, znalazłeś błąd w materiałach szkoleniowych, to napisz o tym mailowo. Możesz także napisać o błędzie w sieci społecznościowej (). W piśmie podaj temat (fizyka lub matematyka), nazwę lub numer tematu lub testu, numer zadania lub miejsce w tekście (stronie), w którym Twoim zdaniem znajduje się błąd. Opisz także, na czym polega rzekomy błąd. Twój list nie pozostanie niezauważony, błąd zostanie albo poprawiony, albo zostaniesz wyjaśniony, dlaczego nie jest to pomyłka.

Wzory na elektryczność i magnetyzm. Badanie podstaw elektrodynamiki tradycyjnie rozpoczyna się od pola elektrycznego w próżni. Aby obliczyć siłę oddziaływania dwóch dokładnych ładunków i obliczyć natężenie pola elektrycznego wytworzonego przez ładunek punktowy, należy umieć zastosować prawo Coulomba. Aby obliczyć natężenie pola wytworzonego przez ładunki rozciągnięte (naładowana nić, płaszczyzna itp.), stosuje się twierdzenie Gaussa. W przypadku układu ładunków elektrycznych konieczne jest zastosowanie zasady

Studiując temat „Prąd stały” należy wziąć pod uwagę wszystkie formy praw Ohma i Joule’a-Lenza. Studiując temat „Magnetyzm”, należy pamiętać, że pole magnetyczne jest generowane przez poruszające się ładunki i oddziałuje na poruszające się ładunki . W tym miejscu należy zwrócić uwagę na prawo Biota-Savarta-Laplace'a. Szczególną uwagę należy zwrócić na siłę Lorentza i rozważyć ruch naładowanej cząstki w polu magnetycznym.

Zjawiska elektryczne i magnetyczne łączy szczególna forma istnienia materii – pole elektromagnetyczne. Podstawą teorii pola elektromagnetycznego jest teoria Maxwella.

Tabela podstawowych wzorów na elektryczność i magnetyzm

W przewodnikach w pewnych warunkach może wystąpić ciągły, uporządkowany ruch swobodnych nośników ładunku elektrycznego. Taki ruch nazywa się wstrząs elektryczny. Za kierunek ruchu prądu elektrycznego przyjmuje się kierunek ruchu dodatnich ładunków swobodnych, chociaż w większości przypadków poruszają się elektrony – cząstki naładowane ujemnie.

Ilościową miarą prądu elektrycznego jest natężenie prądu I jest skalarną wielkością fizyczną równą stosunkowi ładunku Q, przenoszony przez przekrój przewodnika przez pewien okres czasu T, do tego przedziału czasowego:

Jeśli prąd nie jest stały, aby znaleźć ilość ładunku przepływającego przez przewodnik, oblicza się pole powierzchni pod wykresem zależności natężenia prądu od czasu.

Jeśli siła prądu i jego kierunek nie zmieniają się w czasie, wówczas taki prąd nazywa się stały. Natężenie prądu mierzy się amperomierzem podłączonym szeregowo do obwodu. W Międzynarodowym Układzie Jednostek SI prąd mierzy się w amperach [A]. 1 A = 1 C/s.

Wyznacza się go jako stosunek całkowitego ładunku do całkowitego czasu (tj. zgodnie z tą samą zasadą, co średnia prędkość lub inna średnia wartość w fizyce):

Jeśli prąd zmienia się równomiernie w czasie od wartości I 1 do wartości I 2, wówczas wartość średniego prądu można obliczyć jako średnią arytmetyczną wartości skrajnych:

gęstość prądu- natężenie prądu na jednostkę przekroju przewodu oblicza się ze wzoru:

Gdy prąd przepływa przez przewodnik, prąd napotyka opór ze strony przewodnika. Powodem oporu jest oddziaływanie ładunków z atomami substancji przewodnika i między sobą. Jednostką rezystancji jest 1 om. Rezystancja przewodnika R określa się wzorem:

Gdzie: l- długość przewodu, S jest jego polem przekroju poprzecznego, ρ - rezystywność materiału przewodnika (należy uważać, aby nie pomylić tej ostatniej wartości z gęstością substancji), która charakteryzuje zdolność materiału przewodnika do przeciwstawiania się przepływowi prądu. Oznacza to, że jest to ta sama cecha substancji, co wiele innych: ciepło właściwe, gęstość, temperatura topnienia itp. Jednostką miary rezystywności jest 1 om-m. Specyficzna odporność substancji jest wartością tabelaryczną.

Opór przewodnika zależy również od jego temperatury:

Gdzie: R 0 – rezystancja przewodu w temperaturze 0°С, T to temperatura wyrażona w stopniach Celsjusza, α jest temperaturowym współczynnikiem oporu. Jest ona równa względnej zmianie rezystancji przy wzroście temperatury o 1°C. W przypadku metali jest zawsze większa od zera, w przypadku elektrolitów przeciwnie, zawsze jest mniejsza od zera.

Dioda w obwodzie prądu stałego

Dioda- Jest to nieliniowy element obwodu, którego rezystancja zależy od kierunku przepływu prądu. Dioda jest oznaczona następująco:

Strzałka na schemacie diody pokazuje, w jakim kierunku przepływa przez nią prąd. W tym przypadku jego rezystancja wynosi zero, a diodę można po prostu zastąpić przewodnikiem o zerowej rezystancji. Jeżeli prąd przepływa przez diodę w przeciwnym kierunku, to dioda ma nieskończenie duży opór, czyli w ogóle nie przepuszcza prądu i stanowi przerwę w obwodzie. Następnie odcinek obwodu z diodą można po prostu przekreślić, ponieważ prąd przez niego nie przepływa.

Prawo Ohma. Szeregowe i równoległe łączenie przewodów

Niemiecki fizyk G. Ohm w 1826 roku ustalił eksperymentalnie, że obecna siła I, przepływający przez jednorodny metalowy przewodnik (to znaczy przewodnik, w którym nie działają siły zewnętrzne) z oporem R, proporcjonalnie do napięcia U na końcach przewodu:

wartość R zwany opór elektryczny. Nazywa się przewodnik posiadający opór elektryczny rezystor. Ten stosunek wyraża Prawo Ohma dla jednorodnego odcinka obwodu: Natężenie prądu w przewodniku jest wprost proporcjonalne do przyłożonego napięcia i odwrotnie proporcjonalne do rezystancji przewodnika.

Nazywa się przewodniki przestrzegające prawa Ohma liniowy. Graficzna zależność siły prądu I od napięcia U(takie wykresy nazywane są charakterystykami prądowo-napięciowymi, w skrócie VAC) jest przedstawiony przez linię prostą przechodzącą przez początek. Należy zauważyć, że istnieje wiele materiałów i urządzeń, które nie spełniają prawa Ohma, takich jak dioda półprzewodnikowa czy gazowa lampa wyładowcza. Nawet w przypadku przewodników metalowych przy wystarczająco wysokich prądach obserwuje się odchylenie od liniowego prawa Ohma, ponieważ opór elektryczny przewodników metalowych wzrasta wraz ze wzrostem temperatury.

Przewodniki w obwodach elektrycznych można łączyć na dwa sposoby: szeregowe i równoległe. Każda metoda ma swoje własne wzorce.

1. Wzory połączenia szeregowego:

Wzór na całkowitą rezystancję rezystorów połączonych szeregowo obowiązuje dla dowolnej liczby przewodów. Jeśli obwód jest połączony szeregowo N ten sam opór R, a następnie całkowity opór R 0 można znaleźć ze wzoru:

2. Wzory połączenia równoległego:

Wzór na całkowitą rezystancję rezystorów połączonych równolegle obowiązuje dla dowolnej liczby przewodów. Jeśli obwód jest połączony równolegle N ten sam opór R, a następnie całkowity opór R 0 można znaleźć ze wzoru:

Elektryczne przyrządy pomiarowe

Do pomiaru napięć i prądów w obwodach elektrycznych prądu stałego stosuje się specjalne urządzenia - woltomierze I amperomierze.

Woltomierz przeznaczony do pomiaru różnicy potencjałów przyłożonej do jego zacisków. Jest on połączony równolegle z odcinkiem obwodu, w którym mierzona jest różnica potencjałów. Każdy woltomierz ma pewien opór wewnętrzny. R B. Aby woltomierz po podłączeniu do mierzonego obwodu nie powodował zauważalnej redystrybucji prądów, jego rezystancja wewnętrzna musi być duża w porównaniu z rezystancją odcinka obwodu, do którego jest podłączony.

Amperomierz przeznaczony do pomiaru prądu w obwodzie. Amperomierz podłącza się szeregowo do przerwy w obwodzie elektrycznym, tak że przepływa przez niego cały mierzony prąd. Amperomierz ma również pewien opór wewnętrzny. R A. W przeciwieństwie do woltomierza, rezystancja wewnętrzna amperomierza musi być wystarczająco mała w porównaniu z całkowitą rezystancją całego obwodu.

Pole elektromagnetyczne. Prawo Ohma dla pełnego obwodu

Aby istniał prąd stały, konieczne jest posiadanie w elektrycznym obwodzie zamkniętym urządzenia zdolnego do tworzenia i utrzymywania różnic potencjałów w odcinkach obwodu w wyniku działania sił pochodzenia nieelektrostatycznego. Takie urządzenia nazywane są źródła prądu stałego. Nazywa się siły pochodzenia nieelektrostatycznego działające na nośniki swobodnego ładunku ze źródeł prądu siły zewnętrzne.

Natura sił zewnętrznych może być różna. W ogniwach galwanicznych lub bateriach powstają w wyniku procesów elektrochemicznych, w generatorach prądu stałego siły zewnętrzne powstają, gdy przewodniki poruszają się w polu magnetycznym. Pod działaniem sił zewnętrznych ładunki elektryczne przemieszczają się wewnątrz źródła prądu wbrew siłom pola elektrostatycznego, dzięki czemu w obwodzie zamkniętym można utrzymać stały prąd elektryczny.

Kiedy ładunki elektryczne poruszają się w obwodzie prądu stałego, siły zewnętrzne działające wewnątrz źródeł prądu działają. Wielkość fizyczna równa stosunkowi pracy A st. siły zewnętrzne podczas poruszania się ładunku Q nazywa się od bieguna ujemnego źródła prądu do dodatniego do wartości tego ładunku źródło siły elektromotorycznej (EMF):

Zatem pole elektromagnetyczne jest określane na podstawie pracy wykonanej przez siły zewnętrzne podczas przemieszczania pojedynczego ładunku dodatniego. Siłę elektromotoryczną, podobnie jak różnicę potencjałów, mierzy się w woltach (V).

Prawo Ohma dla obwodu pełnego (zamkniętego): natężenie prądu w obwodzie zamkniętym jest równe sile elektromotorycznej źródła podzielonej przez całkowitą (wewnętrzną + zewnętrzną) rezystancję obwodu:

Opór R– rezystancja wewnętrzna (samoistna) źródła prądu (zależy od wewnętrznej struktury źródła). Opór R– rezystancja obciążenia (rezystancja obwodu zewnętrznego).

Spadek napięcia w obwodzie zewnętrznym choć równy (jest to również tzw napięcie na zaciskach źródła):

Ważne jest, aby zrozumieć i zapamiętać: pole elektromagnetyczne i rezystancja wewnętrzna źródła prądu nie zmieniają się, gdy podłączone są różne obciążenia.

Jeśli rezystancja obciążenia wynosi zero (źródło zamyka się samoczynnie) lub jest znacznie mniejsza niż rezystancja źródła, wówczas obwód będzie płynął prąd zwarcia:

Prąd zwarciowy – maksymalny prąd, jaki można uzyskać z danego źródła przy działaniu siły elektromotorycznej ε i opór wewnętrzny R. W przypadku źródeł o niskiej rezystancji wewnętrznej prąd zwarciowy może być bardzo duży i spowodować zniszczenie obwodu elektrycznego lub źródła. Na przykład akumulatory kwasowo-ołowiowe stosowane w samochodach mogą wykazywać prąd zwarciowy rzędu kilkuset amperów. Szczególnie niebezpieczne są zwarcia w sieciach oświetleniowych zasilanych z podstacji (tysiące amperów). Aby uniknąć destrukcyjnego działania tak wysokich prądów, w obwodzie znajdują się bezpieczniki lub specjalne wyłączniki automatyczne.

Wiele źródeł pola elektromagnetycznego w obwodzie

Jeśli obwód zawiera kilka emfów połączonych szeregowo, To:

1. Przy prawidłowym (biegun dodatni jednego źródła łączy się z ujemnym biegunem drugiego) podłączenia źródeł, całkowite pole elektromagnetyczne wszystkich źródeł i ich rezystancję wewnętrzną można wyznaczyć ze wzorów:

Na przykład takie połączenie źródeł odbywa się w pilotach, aparatach i innych urządzeniach gospodarstwa domowego, które działają na kilku bateriach.

2. Jeżeli źródła są podłączone nieprawidłowo (źródła są połączone tymi samymi biegunami), ich całkowite pole elektromagnetyczne i rezystancję oblicza się według wzorów:

W obu przypadkach wzrasta całkowita rezystancja źródeł.

Na połączenie równoległe sensowne jest łączenie źródeł tylko z tym samym polem elektromagnetycznym, w przeciwnym razie źródła zostaną rozładowane do siebie. Zatem całkowite pole elektromagnetyczne będzie takie samo, jak pole elektromagnetyczne każdego źródła, to znaczy przy połączeniu równoległym nie otrzymamy akumulatora o dużym polu elektromagnetycznym. Zmniejsza to rezystancję wewnętrzną baterii źródeł, co pozwala uzyskać większy prąd i moc w obwodzie:

Takie jest znaczenie równoległego połączenia źródeł. W każdym razie przy rozwiązywaniu problemów należy najpierw znaleźć całkowite pole elektromagnetyczne i całkowitą rezystancję wewnętrzną powstałego źródła, a następnie zapisać prawo Ohma dla całego obwodu.

Praca i moc aktualna. Prawo Joule’a-Lenza

Stanowisko A prąd elektryczny I przepływa przez stały przewodnik z oporem R, zamienione na ciepło Q, który wyróżnia się na dyrygencie. Pracę tę można obliczyć za pomocą jednego ze wzorów (biorąc pod uwagę prawo Ohma, wszystkie wynikają z siebie):

Prawo zamiany pracy prądu na ciepło zostało ustalone eksperymentalnie niezależnie przez J. Joule'a i E. Lenza i nazywa się Prawo Joule’a-Lenza. Moc prądu elektrycznego równy stosunkowi pracy prądu A do przedziału czasu Δ T, dla którego wykonano tę pracę, zatem można ją obliczyć korzystając ze wzorów:

Praca prądu elektrycznego w SI, jak zwykle, wyrażana jest w dżulach (J), moc - w watach (W).

Bilans energetyczny obiegu zamkniętego

Rozważmy teraz kompletny obwód prądu stałego składający się ze źródła o sile elektromotorycznej ε i opór wewnętrzny R oraz zewnętrzny jednorodny obszar z oporem R. W tym przypadku moc użyteczna lub moc uwalniana w obwodzie zewnętrznym wynosi:

Maksymalną możliwą użyteczną moc źródła osiąga się, jeśli R = R i jest równe:

Jeśli po podłączeniu do tego samego źródła prądu o różnych rezystancjach R 1 i R Przydzielono im 2 równe moce, wówczas rezystancję wewnętrzną tego źródła prądu można znaleźć według wzoru:

Strata mocy lub moc wewnątrz źródła prądu:

Całkowita moc wytwarzana przez obecne źródło:

Aktualna wydajność źródła:

Elektroliza

elektrolity Zwyczajowo nazywa się ośrodki przewodzące, w których przepływowi prądu elektrycznego towarzyszy przenoszenie materii. Nośnikami wolnych ładunków w elektrolitach są jony naładowane dodatnio i ujemnie. Elektrolity obejmują wiele związków metali z metaloidami w stanie stopionym, a także niektóre substancje stałe. Jednakże głównymi przedstawicielami elektrolitów szeroko stosowanych w technologii są wodne roztwory kwasów nieorganicznych, soli i zasad.

Przepływowi prądu elektrycznego przez elektrolit towarzyszy uwalnianie substancji na elektrodach. Zjawisko to zostało nazwane elektroliza.

Prąd elektryczny w elektrolitach to ruch jonów obu znaków w przeciwnych kierunkach. Jony dodatnie przemieszczają się w kierunku elektrody ujemnej ( katoda), jony ujemne - do elektrody dodatniej ( anoda). Jony obu znaków pojawiają się w wodnych roztworach soli, kwasów i zasad w wyniku rozszczepienia niektórych obojętnych cząsteczek. Zjawisko to nazywa się dysocjacja elektrolityczna.

prawo elektrolizy został eksperymentalnie ustalony przez angielskiego fizyka M. Faradaya w 1833 roku. Prawo Faradaya określa ilość produktów pierwotnych uwalnianych na elektrodach podczas elektrolizy. Zatem masa M substancja uwalniana na elektrodzie jest wprost proporcjonalna do ładunku Q przeszedł przez elektrolit:

wartość k zwany odpowiednik elektrochemiczny. Można to obliczyć korzystając ze wzoru:

Gdzie: N jest wartościowością substancji, N A jest stałą Avogadra, M jest masą molową substancji, mi jest ładunkiem elementarnym. Czasami wprowadza się również następujący zapis stałej Faradaya:

Prąd elektryczny w gazach i próżni

Prąd elektryczny w gazach

W normalnych warunkach gazy nie przewodzą prądu. Wynika to z neutralności elektrycznej cząsteczek gazu, a co za tym idzie, braku nośników ładunku elektrycznego. Aby gaz stał się przewodnikiem, z cząsteczek musi zostać oderwany jeden lub więcej elektronów. Wtedy pojawią się wolne nośniki ładunku - elektrony i jony dodatnie. Proces ten nazywa się jonizacja gazu.

Istnieje możliwość jonizacji cząsteczek gazu pod wpływem czynników zewnętrznych - jonizator. Jonizatorami mogą być: strumień światła, promieniowanie rentgenowskie, strumień elektronów lub α -cząstki. Cząsteczki gazu również jonizują w wysokiej temperaturze. Jonizacja prowadzi do pojawienia się w gazach wolnych nośników ładunku - elektronów, jonów dodatnich, jonów ujemnych (elektron połączony z cząsteczką obojętną).

Jeśli w przestrzeni zajmowanej przez zjonizowany gaz wytworzy się pole elektryczne, wówczas nośniki ładunków elektrycznych zaczną poruszać się w sposób uporządkowany - w ten sposób w gazach powstaje prąd elektryczny. Jeżeli jonizator przestanie działać, wówczas gaz ponownie stanie się neutralny rekombinacja– tworzenie neutralnych atomów przez jony i elektrony.

Prąd elektryczny w próżni

Próżnia to taki stopień rozrzedzenia gazu, przy którym można pominąć zderzenie jego cząsteczek i przyjąć, że średnia droga swobodna przekracza wymiary liniowe naczynia, w którym gaz się znajduje.

Prąd elektryczny w próżni nazywany jest przewodnością szczeliny międzyelektrodowej w stanie próżni. W tym przypadku cząsteczek gazu jest tak mało, że procesy ich jonizacji nie są w stanie zapewnić takiej liczby elektronów i jonów, jaka jest niezbędna do jonizacji. Przewodność szczeliny międzyelektrodowej w próżni można zapewnić jedynie za pomocą naładowanych cząstek, które powstały w wyniku zjawisk emisyjnych na elektrodach.

• Z powrotem
• Do przodu

Jak skutecznie przygotować się do egzaminu TK z fizyki i matematyki?

Aby skutecznie przygotować się do egzaminu CT z fizyki i matematyki, należy spełnić między innymi trzy krytyczne warunki:

1. Przestudiuj wszystkie tematy i wykonaj wszystkie testy i zadania podane w materiałach do nauki na tej stronie. Aby to zrobić, nie potrzebujesz nic, a mianowicie: poświęcać trzy do czterech godzin dziennie na przygotowanie się do CT z fizyki i matematyki, studiowanie teorii i rozwiązywanie problemów. Faktem jest, że CT to egzamin, na którym nie wystarczy znać tylko fizykę czy matematykę, trzeba także umieć szybko i bezbłędnie rozwiązać dużą liczbę problemów o różnej tematyce i różnym stopniu złożoności. Tego ostatniego można się nauczyć jedynie rozwiązując tysiące problemów.
2. Naucz się wszystkich wzorów i praw fizyki oraz wzorów i metod matematyki. W rzeczywistości jest to również bardzo proste, w fizyce jest tylko około 200 niezbędnych formuł, a w matematyce jeszcze trochę mniej. W każdym z tych przedmiotów istnieje kilkanaście standardowych metod rozwiązywania problemów o podstawowym stopniu złożoności, których również można się nauczyć, a dzięki temu całkowicie automatycznie i bez trudności rozwiązać większość transformacji cyfrowej we właściwym czasie. Potem będziesz musiał myśleć tylko o najtrudniejszych zadaniach.
3. Weź udział we wszystkich trzech etapach próbnych testów z fizyki i matematyki. Każdy RT można odwiedzić dwukrotnie, aby rozwiązać obie opcje. Ponownie na CT oprócz umiejętności szybkiego i sprawnego rozwiązywania problemów oraz znajomości wzorów i metod konieczna jest także umiejętność odpowiedniego zaplanowania czasu, rozłożenia sił i co najważniejsze prawidłowego wypełnienia formularza odpowiedzi , nie myląc ani numerów odpowiedzi i zadań, ani własnego imienia. Ponadto podczas RT ważne jest, aby przyzwyczaić się do stylu zadawania pytań w zadaniach, który dla nieprzygotowanej osoby na DT może wydawać się bardzo nietypowy.

Pomyślne, sumienne i odpowiedzialne wdrożenie tych trzech punktów pozwoli Ci pokazać doskonały wynik na CT, maksimum tego, do czego jesteś zdolny.

Znalazłeś błąd?

Jeżeli, jak Ci się wydaje, znalazłeś błąd w materiałach szkoleniowych, to napisz o tym mailowo. Możesz także napisać o błędzie w sieci społecznościowej (). W piśmie podaj temat (fizyka lub matematyka), nazwę lub numer tematu lub testu, numer zadania lub miejsce w tekście (stronie), w którym Twoim zdaniem znajduje się błąd. Opisz także, na czym polega rzekomy błąd. Twój list nie pozostanie niezauważony, błąd zostanie albo poprawiony, albo zostaniesz wyjaśniony, dlaczego nie jest to pomyłka.

Często zdarza się, że problemu nie można rozwiązać, ponieważ nie ma pod ręką niezbędnej formuły. Wyprowadzenie wzoru od samego początku nie jest najszybszą rzeczą, a liczy się każda minuta.

Poniżej zebraliśmy podstawowe wzory na temat „Elektryczność i magnetyzm”. Teraz przy rozwiązywaniu problemów możesz wykorzystać ten materiał jako odniesienie, aby nie tracić czasu na szukanie niezbędnych informacji.

Magnetyzm: definicja

Magnetyzm to oddziaływanie poruszających się ładunków elektrycznych, które zachodzi poprzez pole magnetyczne.

Pole jest specjalną formą materii. W ramach modelu standardowego wyróżnia się pola elektryczne, magnetyczne, elektromagnetyczne, pole sił jądrowych, pole grawitacyjne i pole Higgsa. Być może istnieją inne hipotetyczne pola, o których możemy się tylko domyślać lub w ogóle nie domyślać się. Dziś interesuje nas pole magnetyczne.

Indukcja magnetyczna

Tak jak naładowane ciała wytwarzają wokół siebie pole elektryczne, poruszające się naładowane ciała generują pole magnetyczne. Pole magnetyczne nie tylko jest wytwarzane przez poruszające się ładunki (prąd elektryczny), ale także na nie oddziałuje. W rzeczywistości pole magnetyczne można wykryć jedynie na podstawie jego wpływu na poruszające się ładunki. I działa na nie siłą zwaną siłą Ampera, o której zostanie mowa później.

Zanim zaczniemy podawać konkretne wzory, musimy porozmawiać o indukcji magnetycznej.

Indukcja magnetyczna jest wektorem mocy charakterystycznym dla pola magnetycznego.

Jest ona oznaczona literą B i mierzone w Tesli (Tł) . Przez analogię z siłą pola elektrycznego mi Indukcja magnetyczna pokazuje, jak silne pole magnetyczne działa na ładunek.

Nawiasem mówiąc, wiele ciekawych faktów na ten temat znajdziesz w naszym artykule na temat.

Jak wyznaczyć kierunek wektora indukcji magnetycznej? Tutaj interesuje nas praktyczna strona zagadnienia. Najczęstszym przypadkiem problemów jest pole magnetyczne wytwarzane przez przewodnik z prądem, który może być prosty lub mieć kształt koła lub cewki.

Aby określić kierunek wektora indukcji magnetycznej, istnieje reguła prawej ręki. Przygotuj się na myślenie abstrakcyjne i przestrzenne!

Jeśli weźmiesz przewodnik w prawą rękę, tak aby kciuk był skierowany w stronę prądu, wówczas palce zgięte wokół przewodnika wskażą kierunek linii pola magnetycznego wokół przewodnika. Wektor indukcji magnetycznej w każdym punkcie będzie skierowany stycznie do linii siły.

Moc wzmacniacza

Wyobraź sobie, że istnieje pole magnetyczne z indukcją B. Jeśli umieścimy przewodnik o długości l , przez który przepływa prąd I , wówczas pole będzie działać na przewodnik z siłą:

To jest to moc amperowa . Narożnik alfa jest kątem pomiędzy kierunkiem wektora indukcji magnetycznej a kierunkiem prądu w przewodniku.

Kierunek siły Ampère'a określa zasada lewej ręki: jeśli ułożysz lewą rękę tak, aby linie indukcji magnetycznej wchodziły w dłoń, a wyciągnięte palce wskazywały kierunek prądu, odłożony kciuk wskaże kierunek siły Ampera.

Siła Lorentza

Dowiedzieliśmy się, że pole działa na przewodnik z prądem. Ale jeśli tak jest, to początkowo działa osobno na każdy poruszający się ładunek. Nazywa się siłę, z jaką pole magnetyczne działa na poruszający się w nim ładunek elektryczny Siła Lorentza . Warto tutaj zwrócić uwagę na to słowo "poruszający", więc pole magnetyczne nie działa na ładunki stacjonarne.

A więc cząstka z ładunkiem Q porusza się w polu magnetycznym z indukcją W z szybkością w , A alfa jest kątem pomiędzy wektorem prędkości cząstek a wektorem indukcji magnetycznej. Wtedy siła działająca na cząstkę wynosi:

Jak wyznaczyć kierunek siły Lorentza? Reguła lewej ręki. Jeśli wektor indukcji wejdzie w dłoń, a palce będą skierowane w kierunku prędkości, wówczas zgięty kciuk wskaże kierunek siły Lorentza. Należy zauważyć, że w ten sposób wyznacza się kierunek dla dodatnio naładowanych cząstek. W przypadku ładunków ujemnych powstały kierunek musi zostać odwrócony.

Jeśli cząstka masy M wleci w pole prostopadle do linii indukcji, wówczas będzie poruszać się po okręgu, a siła Lorentza będzie pełnić rolę siły dośrodkowej. Promień okręgu i okres obrotu cząstki w jednolitym polu magnetycznym można wyznaczyć ze wzorów:

Oddziaływanie prądów

Rozważmy dwa przypadki. Po pierwsze, prąd płynie prostym przewodem. Drugi jest w okrągłej pętli. Jak wiemy, prąd wytwarza pole magnetyczne.

W pierwszym przypadku indukcja magnetyczna drutu pod wpływem prądu I na odległość R z niego oblicza się według wzoru:

Mu jest przenikalnością magnetyczną substancji, mu z indeksem zerowym jest stałą magnetyczną.

W drugim przypadku indukcja magnetyczna w środku okrągłej pętli z prądem wynosi:

Ponadto przy rozwiązywaniu problemów przydatny może być wzór na pole magnetyczne wewnątrz elektromagnesu. - jest to cewka, czyli zespół okrągłych zwojów z prądem.

Niech będzie ich liczba N , a długość samej solenoil wynosi l . Następnie pole wewnątrz elektromagnesu oblicza się ze wzoru:

Przy okazji! Dla naszych czytelników mamy teraz 10% zniżki na

Strumień magnetyczny i pole elektromagnetyczne

Jeżeli indukcja magnetyczna jest wektorem charakterystycznym pola magnetycznego, to strumień magnetyczny jest wartością skalarną, która jest również jedną z najważniejszych cech pola. Wyobraźmy sobie, że mamy jakąś ramkę lub kontur, który ma określoną powierzchnię. Strumień magnetyczny pokazuje, ile linii siły przechodzi przez obszar jednostkowy, czyli charakteryzuje natężenie pola. mierzone w Weberacha (Wb) i oznaczone F .

S - obszar konturowy, alfa jest kątem pomiędzy normalną (prostopadą) do płaszczyzny konturu a wektorem W .

Podczas zmiany strumienia magnetycznego w obwodzie następuje indukcja obwodu Pole elektromagnetyczne równy szybkości zmian strumienia magnetycznego w obwodzie. Nawiasem mówiąc, więcej o sile elektromotorycznej możesz przeczytać w innym z naszych artykułów.

Zasadniczo powyższy wzór jest wzorem na prawo indukcji elektromagnetycznej Faradaya. Przypominamy, że tempo zmian dowolnej wielkości jest niczym innym jak jej pochodną po czasie.

Odwrotna sytuacja dotyczy również strumienia magnetycznego i indukcji pola elektromagnetycznego. Zmiana prądu w obwodzie prowadzi do zmiany pola magnetycznego i odpowiednio do zmiany strumienia magnetycznego. W takim przypadku powstaje pole elektromagnetyczne samoindukcji, które zapobiega zmianie prądu w obwodzie. Strumień magnetyczny przenikający obwód z prądem nazywany jest własnym strumieniem magnetycznym, jest proporcjonalny do natężenia prądu w obwodzie i obliczany jest według wzoru:

L jest współczynnikiem proporcjonalności zwanym indukcyjnością, mierzonym w Henryk (Gn) . Na indukcyjność wpływa kształt obwodu i właściwości ośrodka. Dla długości cewki l i z liczbą zwojów N indukcyjność oblicza się ze wzoru:

Wzór na pole elektromagnetyczne samoindukcji:

Energia pola magnetycznego

Energia elektryczna, energia jądrowa, energia kinetyczna. Energia magnetyczna jest jedną z form energii. W zadaniach fizycznych najczęściej konieczne jest obliczenie energii pola magnetycznego cewki. Cewka magnetyczna z prądem I i indukcyjność L jest równe:

Wolumetryczna gęstość energii pola:

Oczywiście nie są to wszystkie podstawowe wzory z działu fizyki. « elektryczność i magnetyzm » często jednak mogą pomóc w rozwiązywaniu standardowych problemów i obliczeń. Jeśli natkniesz się na problem z gwiazdką i po prostu nie możesz znaleźć do niego klucza, uprość swoje życie i skontaktuj się z