Elektrodinamik, formüller. elektromanyetizma

Elektrodinamik- bu, özel bir maddenin özelliklerinin ve modellerinin bilimidir - elektrik yüklü cisimler veya parçacıklar arasında etkileşime giren bir elektromanyetik alan.

kuantum elektrodinamiği(QED) - elektromanyetik etkileşimlerin kuantum alan teorisi; kuantum alan teorisinin en gelişmiş kısmı. Klasik elektrodinamik, elektromanyetik alanın yalnızca sürekli özelliklerini dikkate alırken, kuantum elektrodinamiği, elektromanyetik alanın, taşıyıcıları alan kuantumları - fotonlar olan süreksiz (ayrık) özelliklere sahip olduğu fikrine dayanır. Elektromanyetik radyasyonun yüklü parçacıklarla etkileşimi, kuantum elektrodinamiğinde fotonların parçacıklar tarafından emilmesi ve yayılması olarak kabul edilir.

2. Elektromanyetik alanın özellikleri

Elektromanyetik alan - E \u003d N / Kl \u003d W / M

E= F/ Q – alandan gelen kuvvetin bu yükün büyüklüğüne oranı.

D- elektrik alan indüksiyonu - yoğunluk vektörüyle orantılı, ancak ortamın özelliklerinden bağımsız bir vektör olarak adlandırılır.

D = 𝞮 E; 𝞮 = 𝞮 0 𝞮 ’ 0 = 8.85 * 10 -12 f/m

İÇİNDE- manyetik alan indüksiyon vektörü = Yok*m= 1Tl

İndüksiyon, modülü, alan tarafından akım taşıyan bir iletken üzerine etki eden kuvvet modülünün, iletkendeki akım kuvvetine ve uzunluğuna oranı olan bir vektördür. . B= | F|/ i* ben(BİZ) H- manyetik alan kuvveti (A / m) \u003d 80 oersteds \u003d) 80 Gauss, indüksiyon vektörüne paralel bir vektör olarak adlandırılır, ancak ortamın özelliklerinden bağımsızdır. H= 1/µ, burada µ = µ 0* µ’

3. Vektör alanları Bir vektör alanının integral ve diferansiyel özellikleri

4. OSTROGRADSKY-GAUSS VE STOKES TEOREMİSİ

5. KOLYE KANUNU

6. GAUSS TEOREMİ

7.VEKTÖR AKIŞI

8. DEVAMLILIK DENKLEMLERİ

9. EĞRİL AKIM

10. TOPLAM AKIM HUKUKU

11. MANYETİK AKIŞIN SÜREKLİLİK YASASI

12. SINIR KOŞULLARI

13. FARKLI FORMDA JOULE-LETZ YASALARI

Joule-Lenz yasasına göre, akım gücü I'de R dirençli bir iletkende birim zamanda açığa çıkan ısı miktarı:

Bu yasayı ekseni akımın yönü ile çakışan sonsuz küçük bir silindire uygulayarak elde ederiz.

Bunun sonsuz küçük bir silindirin hacmi ve birim zamanda birim hacim başına salınan ısı miktarı olduğunu düşünürsek, buluruz.

Neresi metreküp başına watt olarak ifade edilir. j 2 =j*j olduğunu göz önünde bulundurarak ve j için ifadeyi kullanarak oranı şu şekilde yazabiliriz:

Bu eşitlik, Joule-Lenz yasasını diferansiyel formda ifade eder.

14. Maddedeki Maxwell denklemlerinin tam sistemi

Bir ortamda, harici elektrik ve manyetik alanlar, makroskopik olarak maddenin polarizasyon vektörü P ve maddenin manyetizasyon vektörü M tarafından makroskopik olarak tanımlanan ve bağlı yüklerin ve akımların ortaya çıkmasından kaynaklanan, maddenin polarizasyonuna ve manyetizasyonuna neden olur. Sonuç olarak, ortamdaki alan, bağlı yükler ve akımların neden olduğu dış alanların ve alanların toplamı olur.

Polarizasyon P ve M maddesinin manyetizasyonu, elektrik ve manyetik alanların yoğunluğu ve indüksiyon vektörleri ile aşağıdaki ilişkilerle ilişkilidir:

Bu nedenle, D ve H vektörlerini E, B ve cinsinden ifade ederek, Maxwell denklemlerinin matematiksel olarak eşdeğer bir sistemi elde edilebilir:

Buradaki indeks, ücretsiz ücretleri ve akımları gösterir. Maxwell'in bu formdaki denklemleri, maddenin elektromanyetik cihazının modeline bağlı olmadıkları anlamında temeldir. Yüklerin ve akımların serbest ve bağlı olarak bölünmesi, ortamdaki elektromanyetik alanın karmaşık mikroskobik doğası olan , ve sonra P, M ve sonuç olarak D, B'de "saklanmamıza" izin verir.

tanım 1

Elektrodinamik, elektromanyetik alanın klasik, kuantum olmayan özelliklerini ve bu alan aracılığıyla birbirleriyle etkileşen pozitif yüklü manyetik yüklerin hareketini inceleyen devasa ve önemli bir fizik alanıdır.

Şekil 1. Elektrodinamik hakkında kısaca. Author24 - öğrenci belgelerinin çevrimiçi değişimi

Elektrodinamik, genel başlangıç yasaları ve denklemleriyle bir bütün halinde birleştirilen çok çeşitli çeşitli problem ifadeleri ve bunların yetkin çözümleri, yaklaşık yöntemleri ve özel durumları ile temsil edilir. Klasik elektrodinamiğin büyük kısmını oluşturan ikincisi, Maxwell'in formüllerinde ayrıntılı olarak sunulmaktadır. Şu anda bilim adamları, bu alanın ilkelerini, diğer bilimsel alanlarla ilişkisinin iskeleti olan fizikte incelemeye devam ediyor.

Elektrodinamikte Coulomb yasası şu şekilde gösterilir: $F= \frac (kq1q2) (r2)$, burada $k= \frac (9 \cdot 10 (H \cdot m)) (Kl)$. Elektrik alan şiddeti denklemi şu şekilde yazılır: $E= \frac (F)(q)$ ve manyetik alan indüksiyon vektörünün akısı $∆Ф=В∆S \cos (a)$'dır.

Elektrodinamikte, her şeyden önce, sürekli bir enerji spektrumunun aktivasyonuna katkıda bulunan serbest yükler ve yük sistemleri incelenir. Elektromanyetik etkileşimin klasik tanımı, parçacıkların ve fotonların enerji potansiyeli elektronun geri kalan enerjisine kıyasla küçük olduğunda, düşük enerji sınırında zaten etkili olması gerçeğiyle desteklenir.

Bu gibi durumlarda, çok sayıda düşük enerjili fotonun değişiminin bir sonucu olarak kararsız hareketlerinin durumunda yalnızca kademeli bir değişiklik olduğundan, yüklü parçacıkların yok edilmesi genellikle olmaz.

Açıklama 1

Bununla birlikte, bir ortamdaki parçacıkların yüksek enerjilerinde bile, dalgalanmaların önemli rolüne rağmen, elektrodinamik, ortalama istatistiksel, makroskopik özelliklerin ve süreçlerin kapsamlı bir açıklaması için başarıyla kullanılabilir.

Elektrodinamiğin temel denklemleri

Elektromanyetik alanın davranışını ve yüklü cisimlerle doğrudan etkileşimini tanımlayan ana formüller, bir ortamda ve boşlukta serbest bir elektromanyetik alanın olası eylemlerini ve ayrıca kaynaklar tarafından bir alanın genel oluşumunu belirleyen Maxwell denklemleridir.

Fizikteki bu pozisyonlar arasında şunları ayırt etmek mümkündür:

elektrik alanı için Gauss teoremi - pozitif yüklerle bir elektrostatik alan oluşumunu belirlemek için tasarlanmıştır;
kapalı alan çizgileri hipotezi - manyetik alanın kendi içindeki süreçlerin etkileşimini teşvik eder;
Faraday'ın indüksiyon yasası - ortamın değişken özelliklerine göre elektrik ve manyetik alanların oluşumunu belirler.

Genel olarak, Ampère-Maxwell teoremi, Maxwell'in kendisi tarafından tanıtılan yer değiştirme akımlarının kademeli olarak eklenmesiyle bir manyetik alandaki çizgilerin dolaşımı hakkında benzersiz bir fikirdir, hareketli yükler ve alternatif bir manyetik alanın dönüşümünü kesin olarak belirler. Elektrik alanı.

Elektrodinamikte yük ve kuvvet

Elektrodinamikte, bir elektromanyetik alanın kuvvetinin ve yükünün etkileşimi, aşağıdaki temel fiziksel yasa olarak onaylanan elektrik yükü $q$, enerji $E$ ve manyetik $B$ alanlarının ortak tanımından kaynaklanır. tüm deneysel veri seti. Lorentz kuvvetinin formülü (belirli bir hızda hareket eden bir noktasal yükün idealleştirilmesi dahilinde) hız $v$ değişimi ile yazılmıştır.

İletkenler genellikle çok miktarda yük içerir, bu nedenle bu yükler oldukça iyi telafi edilir: pozitif ve negatif yüklerin sayısı her zaman birbirine eşittir. Bu nedenle, iletkene sürekli olarak etki eden toplam elektrik kuvveti de sıfıra eşittir. Sonuç olarak iletkendeki bireysel yükler üzerinde çalışan manyetik kuvvetler telafi edilmez, çünkü bir akımın varlığında yüklerin hızları her zaman farklıdır. Manyetik alan içinde akım olan bir iletkenin hareket denklemi şu şekilde yazılabilir: $G = |v ⃗ |s \cos(a) $

Bir sıvıyı değil, yüklü parçacıkların tam teşekküllü ve kararlı akışını bir akım olarak incelersek, alandan doğrusal olarak geçen tüm enerji potansiyeli $1s$ cinsinden akım kuvveti şuna eşit olacaktır: $I = ρ| \vec (v) |s \cos(a) $, burada $ρ$ yük yoğunluğudur (toplam akışta birim hacim başına).

Açıklama 2

Manyetik ve elektrik alanlar belirli bir sitede noktadan noktaya sistematik olarak değişirse, sıvı durumunda olduğu gibi kısmi akışlar için ifadeler ve formüllerde, ortalama değerler $E ⃗ $ ve $B ⃗$ site mutlaka kapatılır.

Fizikte elektrodinamiğin özel konumu

Elektrodinamiğin modern bilimdeki önemli konumu, özel görelilik teorisinin ilkelerinin ve temellerinin ayrıntılı olarak açıklandığı A. Einstein'ın iyi bilinen çalışmasıyla doğrulanabilir. Seçkin bir bilim insanının bilimsel çalışmasına "Hareketli Cisimlerin Elektrodinamiği Üzerine" denir ve çok sayıda önemli denklem ve tanım içerir.

Ayrı bir fizik alanı olarak elektrodinamik aşağıdaki bölümlerden oluşur:

hareketsiz, ancak elektrik yüklü fiziksel cisimler ve parçacıklar alanı doktrini;
elektrik akımının özellikleri doktrini;
manyetik alan ve elektromanyetik indüksiyon etkileşimi doktrini;
elektromanyetik dalgalar ve salınımlar doktrini.

Yukarıdaki tüm bölümler, yalnızca elektromanyetik alanın tutarlı bir teorisini yaratan ve sunan D. Maxwell teoremi ile bir bütün halinde birleştirilir, aynı zamanda tüm özelliklerini açıklayarak gerçek varlığını kanıtladı. Bu özel bilim insanının çalışması, bilim dünyasına, o zamanlar bilinen elektrik ve manyetik alanların, farklı referans sistemlerinde işlev gören tek bir elektromanyetik alanın tezahürü olduğunu gösterdi.

Fiziğin önemli bir bölümü elektrodinamik ve elektromanyetik fenomenlerin incelenmesine ayrılmıştır. Bu alan, büyük ölçüde ayrı bir bilimin statüsünü iddia ediyor, çünkü yalnızca elektromanyetik etkileşimlerin tüm modellerini araştırmakla kalmıyor, aynı zamanda bunları matematiksel formüller kullanarak ayrıntılı olarak açıklıyor. Elektrodinamiğin derin ve uzun vadeli çalışmaları, elektromanyetik fenomenlerin pratikte tüm insanlığın yararına kullanılması için yeni yollar açmıştır.

Elektrodinamik, elektromanyetik alan teorisini ve elektrik yükleri arasındaki etkileşimi inceleyen bir fizik dalıdır. Elektrodinamik, fiziğin hızlı gelişiminde bir başka adım haline geldi. Elektrodinamikte formüller olduğu kadar elektrodinamikte de mahmuzlar ve problemler vardır.

Bilim, sayısız keşif ve deney sonucunda nasıl doğdu? Durgun elektrik yüklerinin etkileşimlerini ve elektrik alanlarını inceleyen elektrodinamik bölümü elektrostatiktir.

klasik elektrodinamik

Elektrodinamik hızla gelişti, birçok ünlü bilim adamı elektrodinamiğin gelişimine katkıda bulundu. 1785'te Fransız fizikçi Ch. Coulomb, iki hareketsiz nokta yükünün etkileşim yasasını deneysel olarak kurdu. Kolye Charles Augustin 1820'de Danimarkalı fizikçi H. Oersted, tellerden geçen akımın kendi etrafında bir manyetik alan oluşturduğunu gösterdi.

Oersted Hans Christian 1831'de M. Faraday elektromanyetik indüksiyonu keşfetti.

Faraday Michael Elektrodinamik, elektromanyetik alanı inceleyen bilimdir. Bu alan, elektrik yükü olan madde parçacıklarıyla kuvvet etkileşimi yoluyla kendini gösterir. İngiliz bilim adamı J. Maxwell'i çekti. Deneysel verilere dayanarak, tüm elektromanyetik olayları açıklamaya yetecek denklemler önerdi.

Siteden ücretsiz öğretici indir

Başlık: Radyo dalgalarının elektrodinamiği ve yayılımı

Oturum yaklaşıyor ve teoriden pratiğe geçmemizin zamanı geldi. Hafta sonu boyunca oturduk ve birçok öğrencinin temel fizik formüllerinden oluşan bir koleksiyona sahip olmanın iyi olacağını düşündük. Açıklamalı kuru formüller: kısa, özlü, başka bir şey değil. Sorunları çözerken çok faydalı bir şey, biliyorsun. Evet ve sınavda, bir gün önce acımasızca ezberlenenler kafamdan “çıkabilir” olduğunda, böyle bir seçim size iyi hizmet edecektir.

Görevlerin çoğu genellikle fiziğin en popüler üç bölümünde verilir. Bu mekanik, termodinamik Ve moleküler fizik, elektrik. Onları alalım!

Fizik dinamiği, kinematik, statikte temel formüller

En basitinden başlayalım. İyi eski favori doğrusal ve düzgün hareket.

Kinematik formüller:

Tabii ki, bir daire içindeki hareketi unutmayalım ve ardından dinamiklere ve Newton yasalarına geçelim.

Dinamiklerden sonra, cisimlerin ve sıvıların dengesi için koşulları, yani. statik ve hidrostatik

Şimdi "İş ve enerji" konusundaki temel formülleri veriyoruz. Onlar olmasa nerede olurduk!

Moleküler fizik ve termodinamiğin temel formülleri

Titreşimler ve dalgalar için formüllerle mekanik bölümünü bitirelim ve moleküler fizik ve termodinamiğe geçelim.

Verimlilik, Gay-Lussac yasası, Clapeyron-Mendeleev denklemi - tüm bu tatlı formüller aşağıda toplanmıştır.

Bu arada! Tüm okuyucularımız için indirim var 10% üzerinde her türlü iş.

Fizikte temel formüller: elektrik

Termodinamik onu daha az sevse de, elektriğe geçme zamanı. Elektrostatik ile başlayalım.

Ve tambur rulosunu Ohm yasası, elektromanyetik indüksiyon ve elektromanyetik salınımlar için formüllerle bitiriyoruz.

Bu kadar. Tabii ki, bir yığın formül verilebilir, ancak bu işe yaramaz. Çok fazla formül olduğunda kolayca kafanız karışabilir ve ardından beyni tamamen eritebilirsiniz. Fizikteki temel formüllerden oluşan hile sayfamızın en sevdiğiniz problemleri daha hızlı ve daha verimli bir şekilde çözmenize yardımcı olacağını umuyoruz. Ve bir şeyi açıklığa kavuşturmak istiyorsanız veya ihtiyacınız olan formülü bulamadıysanız: uzmanlara sorun. öğrenci servisi. Yazarlarımız kafalarında yüzlerce formül tutuyor ve fındık gibi görevleri tıklıyor. Bizimle iletişime geçin ve yakında herhangi bir görev sizin için "çok zor" olacaktır.

Sınav için fizikte formüller içeren hile sayfası

ve sadece değil (7, 8, 9, 10 ve 11 sınıfa ihtiyaç duyabilir).

Yeni başlayanlar için, kompakt bir biçimde basılabilen bir resim.

mekanik

Basınç P=F/S
Yoğunluk ρ=m/V
Sıvının derinliğindeki basınç P=ρ∙g∙h
Yerçekimi Ft = mg
5. Arşimet kuvveti Fa=ρ w ∙g∙Vt
Düzgün ivmeli hareket için hareket denklemi

X=X0 + υ 0∙t+(a∙t 2)/2 S=( υ 2 -υ 0 2) /2а S=( υ +υ 0) ∙t/2

Düzgün ivmeli hareket için hız denklemi υ =υ 0 +a∙t
Hızlanma a=( υ -υ 0)/t
Dairesel hız υ =2πR/T
Merkezcil ivme a= υ 2/R
Periyot ve frekans arasındaki ilişki ν=1/T=ω/2π
Newton'un II yasası F=ma
Hooke yasası Fy=-kx
Evrensel çekim yasası F=G∙M∙m/R 2
A P \u003d m (g + a) ivmesi ile hareket eden bir cismin ağırlığı
a ↓ P \u003d m (g-a) ivmesi ile hareket eden bir cismin ağırlığı
Sürtünme kuvveti Ffr=µN
Vücut momentumu p=m υ
Kuvvet darbesi Ft=∆p
Moment M=F∙ℓ
Yerden yükseltilmiş bir cismin potansiyel enerjisi Ep=mgh
Elastik olarak deforme olmuş cismin potansiyel enerjisi Ep=kx 2 /2
Cismin kinetik enerjisi Ek=m υ 2 /2
İş A=F∙S∙cosα
Güç N=A/t=F∙ υ
Verimlilik η=Ap/Az
Matematiksel sarkacın salınım periyodu T=2π√ℓ/g
Yaylı sarkacın salınım periyodu T=2 π √m/k
Harmonik salınımların denklemi Х=Хmax∙cos ωt
Dalga boyu, hızı ve periyodu ilişkisi λ= υ T

Moleküler fizik ve termodinamik

Madde miktarı ν=N/ Na
Molar kütle M=m/v
Evlenmek. akraba. tek atomlu gaz moleküllerinin enerjisi Ek=3/2∙kT
MKT'nin temel denklemi P=nkT=1/3nm 0 υ 2
Gay-Lussac yasası (izobarik süreç) V/T =const
Charles yasası (izokorik süreç) P/T =const
Bağıl nem φ=P/P 0 ∙100%
Int. ideal enerji. tek atomlu gaz U=3/2∙M/µ∙RT
Gaz çalışması A=P∙ΔV
Boyle yasası - Mariotte (izotermal süreç) PV=const
Isıtma sırasındaki ısı miktarı Q \u003d Cm (T 2 -T 1)
Erime sırasındaki ısı miktarı Q=λm
Buharlaşma sırasındaki ısı miktarı Q=Lm
Yakıtın yanması sırasında ısı miktarı Q=qm
İdeal bir gazın hal denklemi PV=m/M∙RT'dir.
Termodinamiğin birinci yasası ΔU=A+Q
Isı motorlarının verimliliği η= (Q 1 - Q 2) / Q 1
İdeal verimlilik. motorlar (Carnot çevrimi) η \u003d (T 1 - T 2) / T 1

Elektrostatik ve elektrodinamik - fizikte formüller

Coulomb yasası F=k∙q 1 ∙q 2 /R 2
Elektrik alan şiddeti E=F/q
E-posta gerilimi. noktasal yükün alanı E=k∙q/R 2
Yüzey yük yoğunluğu σ = q/S
E-posta gerilimi. sonsuz düzlemin alanları E=2πkσ
Dielektrik sabiti ε=E 0 /E
Etkileşimin potansiyel enerjisi. yükler W= k∙q 1 q 2 /R
Potansiyel φ=W/q
Noktasal yük potansiyeli φ=k∙q/R
Gerilim U=A/q
Düzgün bir elektrik alanı için U=E∙d
Elektrik kapasitesi C=q/U
Düz bir kondansatörün kapasitansı C=S∙ ε ∙ε 0/gün
Yüklü bir kapasitörün enerjisi W=qU/2=q²/2С=CU²/2
Akım I=q/t
İletken direnci R=ρ∙ℓ/S
Devre bölümü için Ohm yasası I=U/R
en son kanunlar bileşikler I 1 \u003d I 2 \u003d I, U 1 + U 2 \u003d U, R 1 + R2 \u003d R
Paralel yasalar. bağlantı U 1 \u003d U 2 \u003d U, I 1 + I 2 \u003d I, 1 / R 1 + 1 / R 2 \u003d 1 / R
Elektrik akımı gücü P=I∙U
Joule-Lenz yasası Q=I 2 Rt
Tam bir zincir için Ohm yasası I=ε/(R+r)
Kısa devre akımı (R=0) I=ε/r
Manyetik indüksiyon vektörü B=Fmax/ℓ∙I
Amper Kuvveti Fa=IBℓsin α
Lorentz kuvveti Fл=Bqusin α
Manyetik akı Ф=BSсos α Ф=LI
Elektromanyetik indüksiyon yasası Ei=ΔФ/Δt
Hareketli iletkende endüksiyonun EMF'si Ei=Вℓ υ sinα
Kendi kendine indüksiyonun EMF'si Esi=-L∙ΔI/Δt
Bobinin manyetik alanının enerjisi Wm \u003d LI 2 / 2
Salınım periyodu sayısı. kontur T=2π ∙√LC
Endüktif reaktans X L =ωL=2πLν
Kapasite Xc=1/ωC
Geçerli Id \u003d Imax / √2'nin mevcut değeri,
RMS gerilimi Ud=Umax/√2
Empedans Z=√(Xc-X L) 2 +R 2

Optik

Işığın kırılma yasası n 21 \u003d n 2 / n 1 \u003d υ 1 / υ 2
Kırılma indisi n 21 =sin α/sin γ
İnce lens formülü 1/F=1/d + 1/f
Lensin optik gücü D=1/F
maksimum girişim: Δd=kλ,
min girişim: Δd=(2k+1)λ/2
Diferansiyel ızgara d∙sin φ=k λ

kuantum fiziği

Einstein'ın fotoelektrik etki formülü hν=Aout+Ek, Ek=U ze
Fotoelektrik etkinin kırmızı sınırı ν to = Aout/h
Foton momentumu P=mc=h/ λ=E/s

Atom çekirdeğinin fiziği