- •З.Н. Есина практикум по физике Учебное пособие Кемерово 2010
- •Предисловие
- •Раздел I.Физические основы механики
- •1.1. Основные формулы
- •19. Связь разности фаз колебаний с расстоянием между точками среды , отсчитанными в направлении распространения колебаний ,
- •1.2. Примеры решения задач
- •1.3. Задачи для самостоятельного решения
- •Раздел II.Молекулярная физика. Термодинамика
- •2.1. Основные формулы
- •2.2. Примеры решения задач
- •2.3. Задачи для самостоятельного решения
- •Раздел III.Электростатика. Постоянный ток
- •3.1. Основные формулы (в единицах си)
- •3.2. Примеры решения задач
- •З.З. Задачи для самостоятельного решения
- •Раздел IV.Электромагнитизм
- •4.1. Основные формулы
- •4.2. Примеры решения задач
- •4.3. Задачи для самостоятельного решения
- •Раздел V.Оптика
- •5.1. Уравнения и формулы
- •5.2. Примеры решения задач
- •5.3. Задачи для самостоятельного решения
- •Литература
- •Справочные таблицы
- •1. Основные физические постоянные
- •2. Диэлектрическая проницаемость
- •3. Удельное сопротивление проводников
- •4. Плотность твёрдых тел
- •5. Плотность жидкостей
- •11. Массы атомов лёгких изотопов
- •12. Масса и энергия покоя некоторых частиц
- •13. Единицы си, имеющие специальные наименования
- •14. Множители и приставки для образования десятичных кратных и дольных единиц и их наименования
Раздел IV.Электромагнитизм
4.1. Основные формулы
1. Связь магнитной индукции с напряженностью магнитного поля:
,
где - магнитная проницаемость изотропной среды;
- магнитная постоянная ( ). В вакууме и тогда магнитная индукция:
.
2. Закон Био - Савара - Лапласа:
, или ,
где - магнитная индукция поля, создаваемого элементом проводника длиной с током , - радиус-вектор, направленный от элемента проводника к точке, в которой вычисляется магнитная индукция; - угол между радиусом - вектором и направлением тока в элементе проводника.
3. Магнитная индукция в центре кругового тока:
,
где - радиус кругового витка.
4. Магнитная индукция на оси кругового тока:
,
где - расстояние от центра витка до точки, в которой вычисляется магнитная индукция.
5. Магнитная индукция поля прямого тока:
,
где - расстояние от оси проводника до точки, в которой вычисляется магнитная индукция.
6. Магнитная индукция поля, создаваемого отрезком провода с током (рис. 1. а):
,
О
a)
б)
Рис. 1.
При симметричном расположении провода относительно точки, в которой определяется магнитная индукция (рис. 1.б) = = = , тогда
.
7. Магнитная индукция поля соленоида:
,
где - число витков соленоида, приходящееся на единицу длины.
8. Сила, действующая на проводник с током в магнитном поле, закон Ампера:
, или ,
где - длина проводника; - угол между направлением тока в проводнике и вектором магнитной индукции . Это выражение справедливо для однородного магнитного поля и прямого отрезка проводника. Если поле неоднородно и проводник не является прямолинейным, то закон Ампера можно применять к каждому элементу проводника в отдельности:
.
9. Сила взаимодействия параллельных проводников с током:
,
где - расстояние между проводами.
10. Магнитный момент вектора с током:
,
где - сила тока, протекающего по контуру, - площадь контура, вектор численно равен площади контура и совпадает по направлению с вектором нормали к плоскости контура.
11. Механический (вращательный) момент, действующий на контур с током, помещенный в однородное магнитное поле:
, или ,
где - угол между векторами и .
12. Потенциальная энергия контура с током в магнитном поле:
, или .
За нулевое значение потенциальной энергии контура с током в магнитном поле принято расположение контура, когда вектор перпендикулярен вектору .
13. Отношение магнитного момента к механическому (моменту импульса) заряженной частицы, движущейся по круговой орбите:
,
где q - заряд частицы, - масса частицы.
14. Если частица находится одновременно в электрическом и магнитном полях, то под силой Лоренца понимают выражение :
или ,
где - скорость заряженной частицы, - угол между векторами и .
15. Магнитный поток:
а) в случае однородного магнитного поля и плоской поверхности
или ,
где - площадь контура; - угол между нормалью к плоскости контура и вектором магнитной индукции;
б) в случае неоднородного поля и произвольной поверхности
,
интегрирование ведется по всей поверхности.
16. Потокосцепление (полный поток):
,
Эта формула применима для соленоида и тороида с равномерной намоткой плотно прилегающих друг к другу витков.
17. Работа по перемещению замкнутого контура в магнитном поле:
.
18. Э.Д.С. индукции:
.
19. Разность потенциалов на концах проводника, движущегося со скоростью в магнитном поле:
,
где - длина проводника; - угол между векторами и .
20. Заряд, протекающий по замкнутому контуру при изменении магнитного потока, пронизывающего этот контур:
, или ,
где - сопротивление контура.
21. Индуктивность контура:
.
22. Э.Д.С. самоиндукции:
.
23. Индуктивность соленоида:
,
где - число витков, приходящееся на единицу длины соленоида; - объём соленоида.
24. Мгновенное значение силы тока в цепи, обладающей сопротивлением и индуктивностью :
а) при замыкании цепи:
,
где - Э.Д.С. источника тока; - время, прошедшее после замыкания цепи;
б) при размыкании цепи:
,
где - значение силы тока цепи при = 0; - время, прошедшее с момента размыкания цепи.
25. Энергия магнитного поля:
.
26. Объёмная плотность энергии магнитного поля (энергия, заключенная в единице объёма):
, или ; или ,
где - магнитная индукция; - напряженность магнитного поля.