- •1.Кинематика 8
- •2.Динамика 14
- •3.Механические колебания и волны 25
- •4.Молекулярная физика 38
- •5.Электростатика 59
- •6. Электрический ток и его характеристики 72
- •7.Электромагнетизм 74
- •8. Электромагнитная индукция закон Фарадея 82
- •9.Электромагнитные волны 84
- •10. Геометрическая оптика 86
- •11. Волновая и корпускулярная природа света 97
- •12. Квантовые свойства электромагнитного излучения 118
- •13.Строение атома 127
- •14.Атомные ядра 132
- •Введение
- •1 Кинематика
- •1.1 Материальная точка. Системы отсчета
- •1.2 Кинематика материальной точки
- •V исправить на u
- •1.3 Виды механического движения материальной точки
- •Ускоренное движение по окружности
- •Проверьте себя
- •2 Динамика
- •Основные законы механики
- •2.1 Законы Ньютона
- •2.1 Законы Ньютона
- •2.2 Закон сохранения импульса
- •2.3 Различные виды сил в механике
- •2.4 Работа, совершаемая постоянной силой
- •2.5 Работа, совершаемая переменной силой
- •2.6 Энергия
- •2.7 Кинетическая энергия
- •2.8 Консервативные силы
- •2.9 Потенциальная энергия
- •2.10 Закон сохранения энергии
- •Проверь себя
- •3 Механические колебания и волны
- •3.1 Гармонические колебания
- •3.2 Скорость и ускорение гармонического колебания
- •3.3 Колебания пружины
- •3.4 Полная энергия собственных колебаний
- •3.5 Сложение колебаний, направленных вдоль одной прямой
- •3.6. Затухающие колебания
- •3.7 Вынужденные колебания
- •3.8 Механические волны
- •3.9. Звук
- •3.10 Особенности инфразвуков и ультразвуков
- •Проверь себя
- •4 Жидкости
- •4.3.2 Уравнение Бернулли. Давление в потоке жидкости
- •4.3.3 Поверхностное натяжение
- •4.3.4 Смачивание и несмачивание
- •4.3.5 Зависимость молекулярного давления от кривизны поверхности жидкости
- •4.3.6 Капиллярные явления
- •4.3.7 Поверхностно-активные вещества
- •4.3.8 Явления переноса
- •4.3.9 Ламинарное и турбулентное течение жидкости
- •4.3.10 Формула Пуазейля
- •Проверь себя
- •5 Электростатика
- •5.1 Основные закономерности электростатики
- •5.2 Закон Кулона
- •5.3 Электростатическое поле. Напряженность поля
- •5.4 Электрические диполи
- •5.5 Понятие потока вектора напряженности. Теорема Гаусса
- •5.6 Потенциал электростатического поля
- •5.7 Связь между напряженностью электростатического поля и потенциалом
- •5.8 Конденсаторы
- •5.9 Энергия электростатического поля
- •Проверь себя
- •6. Электрический ток и его характеристики
- •6.1 Условия возникновения электрического тока
- •6.2 Закон Ома в дифференциальной форме
- •6.3 Тепловое действие электрического тока
- •Проверь себя
- •7 Электромагнетизм
- •7.1 Источники магнитного поля. Силовые линии
- •А б Рисунок 7.4 7.2 Сила Ампера. Вектор индукции магнитного поля
- •7.3 Закон Био-Савара-Лапласа
- •7.4 Сила Лоренца
- •7.5 Электромагнитные счетчики скорости крови
- •Проверь себя
- •8 Электромагнитная индукция закон Фарадея
- •8.1 Магнитный поток
- •8.2 Явление электромагнитной индукции
- •Проверь себя
- •9.Электромагнитные волны
- •9.1 Взаимные превращения электрических и магнитных полей
- •9.2 Образование свободных электромагнитных волн
- •Проверь себя
- •10 Геометрическая оптика
- •10.1 Законы геометрической оптики
- •10.2 Закон полного внутреннего отражения
- •10.4 Линзы
- •Лучевой метод нахождения расположения предмета.
- •10.5 Правила хода лучей в собирающей линзе
- •10.8 Оптическая система глаза
- •10.9 Аккомодация
- •10.10 Угол зрения. Разрешающая способность глаза
- •Проверь себя
- •11 Волновая и корпускулярная природа света
- •11.1 Волновая оптика. Диапазоны электромагнитных волн
- •11.2.1 Интерференция света
- •11.2.2 Условия минимумов и максимумов интерференции
- •11.2.3 Интерференция в тонких пленках
- •11.3 Дифракция света
- •11.3.3 Дифракция Фраунгофера на одной щели
- •11.3.4 Дифракционная решетка
- •11.3.5 Разрешающая способность дифракционной решетки
- •11.4 Поляризация света
- •11.4.1 Естественный и поляризованный свет
- •11.4.2 Способы получения поляризованного света. Поляризация при двойном лучепреломлении
- •11.4.3 Закон Малюса
- •11.4.4 Вращение плоскости поляризации
- •11.4.5 Оптическая активность в живой природе
- •Проверь себя:
- •12.1 Закон Бугера. Поглощение света
- •Проверь себя
- •Список литературы:
7.3 Закон Био-Савара-Лапласа
Индукция магнитного поля В служит количественной характеристикой магнитного поля. Для количественного описания поля введем понятие элемента тока (в законе Ампера мы уже использовали это понятие).
Векторная величина, равная произведению силы тока I на длину прямолинейной части проводника dl, называется элементом тока . Направление элемента тока совпадает с направлением силы тока.
Рисунок 7.7
. (7.4)
Закон Био-Савара-Лапласа утверждает, что элемент проводника с током создает в точке М магнитное поле, величина вектора индукции которого пропорциональна величине элемента тока , синусу угла между направлением тока и радиус- вектором , определяющим положение точки М в пространстве, и обратно пропорциональна квадрату расстояния между элементом тока и точкой М (см. рис.7.7), – магнитная проницаемость среды, в которой распространяется поле, – магнитная проницаемость вакуума, которая равна .
Вектор перпендикулярен плоскости, образованной элементом тока и радиус-вектором , а направление определяется по правилу правой руки (см. рис.7.4б).
Для магнитных полей также соблюдается принцип суперпозиции:
при наложении нескольких магнитных полей, имеющих в данной точке пространства векторы индукции , вектор индукции результирующего поля равен геометрической (векторной) сумме векторов индукции, складываемых полей:
. (7.5)
Если происходит сложение двух полей и , то , а абсолютное значение вектора индукции результирующего поля равно:
,
где – угол между векторами и .
Закон Био-Савара-Лапласа (7.4) представлен в виде дифференциального уравнения для вектора индукции магнитного поля, создаваемого не всем проводником, а лишь его небольшим участком dl. Для того чтобы вычислить полный вектор индукции в произвольной точке М, необходимо воспользоваться принципом суперпозиции (7.5). Вектор индукции магнитного поля, созданного бесконечно длинным проводником с током, в соответствии с принципом суперпозиции определяется уравнением
, (7.6)
где I – сила тока в проводнике, r – расстояние от проводника до исследуемой точки магнитного поля.
7.4 Сила Лоренца
Магнитное поле действует не только на проводники с током, но и на отдельные движущиеся заряженные частицы. Силу, действующую на движущуюся заряженную частицу, со стороны магнитного поля, называют силой Лоренца.
Сила, которую испытывает элемент тока в магнитном поле – это результирующая всех сил, действующих на отдельные заряды, движущиеся в выделенном элементе проводника с током и согласно уравнению (7.2) эта сила равна
.
Силу тока можно представить как количество заряда, протекающего в единицу времени через поперечное сечение проводника , где – величина заряда отдельной частицы, n-число частиц в единице объема Sdl. Величину dl можно представить как путь, пройденный заряженной частицей за единицу времени, тогда , dt – равно единице. Поэтому , где – объем элемента тока, – число носителей заряда в элементе тока
.
Тогда сила, действующая на отдельный заряд, движущийся в магнитном поле равна
. (7.7)
Чаще всего под силой Лоренца понимают силу, действующую на движущуюся заряженную частицу одновременно со стороны двух полей: электростатического и магнитного, тогда
.
Из формулы (7.7) видно, что магнитное поле не действует на заряженную частицу в двух случаях:
если частица неподвижна ,
если частица движется вдоль силовых линий магнитного поля .
Если частица влетает в магнитное поле перпендикулярно силовым линиям, , то сила Лоренца равна: .
Направление силы Лоренца определяется по правилу левой руки: если левую руку расположить так, чтобы силовые линии вектора магнитной индукции входили в ладонь, вытянутые пальцы показывали направление скорости, то отогнутый большой палец покажет направление силы, действующей на положительный заряд. Если частица имеет отрицательный заряд, то направление силы будет противоположным (см. рис.7.8).
Рисунок 7.8
, (7.8)
где m – масса заряженной частицы, R – радиус окружности. Из формулы (7.8), следует, что радиус окружности, по которой движется в магнитном поле заряженная частица, определяется по формуле , а период обращения частицы по этой окружности равен . Период не зависит от скорости движения заряженной частицы, а зависит только от ее массы. С помощью силы Лоренца можно разделить поток положительных и отрицательных частиц (см. рис.7.8). Сила Лоренца меняет направление скорости, не меняя ее величины. Следовательно, кинетическая энергия частицы не меняется. Значит, постоянное магнитное поле не совершает работы.