Работа и мощность переменного тока. Действующее значение тока и напряжения.

Найдем мощность, выделяемую в цепи переменного тока. Мгно­венное значение мощности равно произведению мгновенных значе­ний напряжения и силы тока:

***
Воспользуемся формулой:

 

Выражению *** можно придать вид:

**

 

Практический интерес представляет среднее по времени значе­ние Р(t), которое мы обозначим просто Р. Так как среднее значе­ние равно нулю,

*

 

Из * *следует, что мгновенная мощность колеблется около среднего значения с частотой, в 2 раза превышающую частоту тока.

 

Подставив это значение в формулу * и учтя, что , получим

 

 

Такую же мощность развивает постоянный ток, сила которого равна - действующее значение силы тока. - действующее значение напряжения.

Выражение средней мощности через действующие значения силы тока и напряжения имеет вид

- коэффициент мощности. В технике стремятся сделать как можно больше. При малом для выделеия в цепи необходимой мощности нужно пропускать ток большей силы, что приводит к возрастанию потерь в подводящих проводах.

 

Электрический заряд. Дискретность заряда. Закон сохранения электрического заряда. Взаимодействие зарядов. Закон Кулона.

Напряженность электростатического поля. Принцип суперпозиции. Расчет напряженности поля тон­кого заряженного стержня.

Электрический диполь и его поле.

Силовые линии электростатического поля. Поток вектора. Электростатическая теорема Гаусса и ее применение для расчета полей.

Работа электростатического поля. Теорема о циркуляции напряженности электростатического поля. Потенциал. Эквипотенциальная поверхность. Связь потенциала с напряженностью.

Проводники в электростатическом поле. Распределение заряда в проводнике. Электростатическое по­ле в полости.

Поверхностная плотность заряда. Граничные условия на границе проводника с вакуумом.

Дифференциальная форма теоремы Гаусса. Уравнение Пуассона. Общая задача электростатики.

Емкость уединенного проводника. Конденсатор. Емкость конденсаторов различной конфигурации. Соединение конденсаторов.

Энергия конденсатора. Плотность энергии электростатического поля.

Поляризация диэлектриков. Связанные заряды. Вектор поляризации. Диэлектрическая проницае­мость.

Теорема Гаусса для электростатических полей в веществе. Электрическое смещение. Граничные условия на границе раздела диэлектриков.

Электрический ток и его характеристики. Условия существования тока. Законы Ома и Джоуля- Ленца в дифференциальной форме.

Сторонние силы. ЭДС. Закон Ома для участка цепи с источником ЭДС. Закон Джоуля-Ленца в ин­тегральной форме.

Правила Кирхгофа и расчет электрических цепей.

Магнитное поле. Сила Лоренца и сила Ампера. Вектор магнитной индукции.

Закон Био-Савара. Принцип суперпозиции. Магнитное поле прямолинейного тока и кругового тока.

Виток с током в магнитном поле. Момент сил, действующих на виток с током в магнитном поле.

Теорема Гаусса для магнитного поля. Закон полного тока. Магнитное поле соленоида.

Магнитная энергия тока. Плотность энергии магнитного поля.

Движение заряженных частиц в электрическом и магнитном полях.

Масс-спектрометр. Принцип работы и применение.

Эффект Холла. Постоянная Холла.

Явление электромагнитной индукции. ЭДС индукции, возникающая в движущихся проводниках. Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца.

Явление самоиндукции. Индуктивность. Индуктивность длинного соленоида.

Магнитное поле в веществе. Молекулярные токи. Намагниченность. Магнитная проницаемость.

Пара- и диамагнетики и их свойства. Элементарная теория диамагнетизма.

Ферромагнетики и их свойства.

Максвелловская трактовка закона электромагнитной индукции. Обобщение теоремы о циркуляции

электростатического поля на случай переменных полей.

Ток смещения. Обобщение закона полного тока на случай переменных полей.

Система уравнений Максвелла в интегральной форме. Материальные уравнения. Скорость распро­странения электромагнитных возмущений.

Скин-эффект и его элементарная теория.

Генератор переменного тока. Емкость, индуктивность и активное сопротивление в цепи переменно­го тока. Закон Ома для переменных токов.

Затухающие колебания в колебательном контуре. Коэффициент затухания и логарифмический дек­ремент затухания колебаний.

Вынужденные колебания в колебательном контуре. Резонанс.

Работа и мощность переменного тока. Действующее значение тока и напряжения.