Эдс при движении проводника в магнитном поле.

Явление самоиндукции
Явление самоиндукции - частный случай электромагнитной индукции и, следовательно, для него справедливы все закономерности явления электромагнитной индукции. При этом 1. Изменяющееся магнитное поле индуцирует ЭДСиндукции в том же са­мом проводнике, по которому течет ток, создающий это поле. 2. Вихревое магнитное поле препятствует нараста­нию тока в проводнике. 3. При уменьшении то­ка вихревое поле поддерживает его.
Если через катушку пропускать ток, то Ф ~ I. Следовательно, Ф=LI, где L — индуктивность катушки (коэффициент самоиндукции), характеризую­щая ее магнитные свойства.
Согласно закону электромагнитной индукции Но ΔФ=LΔI, следовательно:
Энергия магнитного поля.
По аналогии с кинетической энергией:
КОЛЕБАНИЯ
Колебания – процессы (изменения состояния), обладающие той или иной повторяемостью во времени. Механические колебания – движения, которые точно или приблизительно повторяются во времени.

Период Т — время, за которое совершается одно полное колебание. Выражается в секундах (с). Частота — число полных колеба­ний за единицу времени. В СИ измеряется в герцах (Гц).

 

Циклической (круговой) частотой  периодических колебаний наз. число полных колебаний, которые совершаются за 2 единиц времени (секунд). Единица измерения – с-1.

 

Фаза колебания - j - физическая величина, определяющая смещение x в данный момент времени. Измеряется в радианах (рад).

Ф аза колебания в начальный момент времени (t=0) называется начальной фазой (j₀).

Колебания, при которых изменения физических величин происходят по закону косинуса или синуса (гармоническому закону), наз. гармоническими колебаниями.

Фаза колебания: скорость – это производная от координаты по времени

Величина - максимальная скорость колебательного движения

для скорости при гармоническом колебании имеем: ,

а для случая нулевой начальной фазы

ускорение – это производная от скорости по времени:

-

для ускорения имеем: ,а для случая нулевой начальной фазы:

Математический маятник – материальная точка, подвешенная на невесомой нерастяжимой нити (физическая модель).

 

Колебания пружинного маятника.
В вертикальном положении на груз на пружине действуют сила тяжести и сила упругости пружины. Под действием силы тяжести пружина растягивается на х1, а затем мы отклоняем его от этого положения на х.

Волна — распространяющиеся колебания. Волнами называются всякие возмущения состояния вещества или поля, распространяющиеся в пространстве с течением времени.
Основное свойство волны — перенос энергии без переноса вещества.
Виды волновых процессов: 1. Механические волны (см. рисунки): а) упругие. б) поверхностные (под действием сил тяжести и поверх­ностного натяжения). 2. Электромагнитные волны (колебания векторов напряженности электрического и индукции магнитного полей, распространяющиеся в пространстве). В отличие от механических, могут распространяться в вакууме.

Основные характеристики волны.

Интерференция волн

Явление интерференции возникает при наложении когерент­ных волн. Когерентные волны - это волны, имеющие одинаковые частоты, постоянную раз­ность фаз, а колебания происходят в одной плоскости.

Постоянное во времени явление взаимного усиления и ослаб­ления колебаний в разных точках среды в результате наложения когерентных волн называется интерференцией. В результате в пространстве образуется устойчивая картина чередования об­ластей усиленных и ослабленных колебаний.

Условиe максимума

Условие минимума

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ.
Периодические изменения во времени электрического заряда (силы тока, напряжения) называются электромагнитными колебаниями. Электрическая цепь, состоящая из последовательно соединенных конденсатора с емкостью C и катушки с индуктивностью L, наз. колебательным контуром.

Уравнение гармонического колебания заряда (изменение величины электрического заряда!): .

Колебания тока: , т.о. .

Для энергии электрического поля конденсатора воспользуемся выражением ,

а для энергии магнитного поля катушки .

- формула Томсона

з закона сохранения энергии следует: и,

следовательно,

Емкостное сопротивление в цепи переменного тока
При включении конденсатора в цепь постоянного напряже­ния сила тока I=0, а при включении конденсатора в цепь пере­менного напряжения сила тока I ¹ 0. Следовательно, конденса­тор в цепи переменного напряжения создает сопротивление меньше, чем в цепи постоянного тока.
Мгновенное значение напряжения равно . Мгновенное значение силы тока равно: Таким образом, колебания напряжения отстают от колебаний тока по фазе на π/2.
Т.к. согласно закону Ома сила тока прямо пропорциональна напряжению, то для максимальных значений тока и напряжения получим: , где - емкостное сопротивление.
Емкостное сопротивление не является характеристикой проводника, т.к. зависит от параметров цепи (частоты).
Чем больше частота переменного тока, тем лучше пропускает конденсатор ток (тем меньше сопротивление конденсатора переменному току).
Индуктивное сопротивление в цепи переменного тока
В катушке, включенной в цепь переменного напряжения, си­ла тока меньше силы тока в цепи постоянного напряжения для этой же катушки. Следовательно, катушка в цепи переменного напряжения создает большее сопротивление, чем в цепи посто­янного напряжения.
Мгновенное значение силы тока:
. Следовательно где амплитуда напряжения. Напряжение опережает ток по фазе на p /2.
Т.к. согласно закону Ома сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональная сопротивлению, то приняв величину wL за сопротивление катушки переменному току, получим: - закон Ома для цепи с чисто индуктивной нагрузкой.
Величина - индуктивное сопротивление.
Закон Ома для полной цепи переменного тока.
Если в цепи переменного тока имеются нагрузки разных типов, то закон Ома выполняется только для максимальных (амплитудных) и действующих значений тока и напряжения. В этом случае:   - полное сопротивление переменному току.
Учитывая, что отношение напряжения к силе тока – это сопротивление, и подставляя конкретные выражения для соответствующих сопротивлений, получим:   .
Мощность в цепи переменного тока.
Активной мощностью переменного тока называется средняя за период мощность необратимых преобразований в цепи переменного тока (преобразование энергии электрического тока во внутреннюю энергию):
или, переходя к действующим значениям, .
Трансформатор
Преобразует переменный ток: изменяются напряжение и сила тока, не изменяются мощность и частота I2.

Эффект трансформации возникает из-за неодинакового количества витков в первичной и вторичной обмотках!

k> 1 - понижающий k< 1 - повышающий

. Работа под нагрузкой

При включении во вторичную цепь нагрузки R в ней возникает ток I2 той же частоты, что и ток I1. Напряжение во вторичной цепи . Т.к. участки нагрузки присоединяются ко вторичной обмотке трансформатора параллельно, то при увеличении нагрузки сопротивление уменьшается, а сила тока согласно закону Ома увеличивается. Значит, напряжение на нагрузке уменьшается.