20. Электрический ток . Закон Ома .

Так . Определение тока строгое , постарайтесь запомнить слово в слово .

Электрический ток — упорядоченное движение свободных электрически заряженных частиц (электронов) .

Собственно , что это такое . Представьте трубу и кучу мячиков . С одной стороны начинает работать турбина , выдувающая воздух и заставляющая мячики двигаться . Они двигаются в одном направлении , сломя голову летя навстречу неизведанному и опасному , навстречу новым приключениям , навстречу тому , что каждый из них представлял в своих мечтах , как школьники в столовую во время перемены . Ой , что-то меня понесло . Так вот . Школьники бегут в столовую , когда знают , что там есть пирожки . Как только им говорят , что пирожков нет , они останавливаются и начинают грустить . А теперь к физике - пирожки есть , когда есть активный элемент , отдающий электроны и нагрузка (то , что поглощает ток) , хотя последняя необязательна . И , естественно , когда в коридоре нет большой пропасти с аллигаторами , пожирающими детей , то есть когда цепь замкнута .

А бывает поток школьников двух видов – большая перемена (постоянный ток) и короткая перемена (переменный ток) . Во время большой перемены школьники бегут в столовую постоянно , во время короткой – порциями вылезая из кабинетов . Ладно , стоит завязать уже со школьниками , это уже уголовная статья . Так вот . В постоянном токе направление движения электронов и их концентрация слабо меняются . При переменном же все сложнее и тут надо бы сделать красную строку и заделать целый абзац объяснений .

Доминирующий тип переменного тока – суицидальный синусоидальный . Тут ток постоянно изменяет свое направление . Представьте себе кучку очень эстонских школьников , которые идут в столовую в конце урока , доходят до нее за 20 минут , при этом разгоняясь по пути , но замедляясь в середине пути , чтобы успеть затормозить в столовой , покупают там пирожки за пять минут , возвращаются в класс еще 20 минут , по дороге съедая пирожки , приходят к перемене , понимают , что нужно снова идти в столовую и так до конца уроков . Так вот . Класс и столовка – нулевые значения тока , их 20-минутные переходы с нарастанием и убыванием скорости – сама синусоида .

Закон Ома .

Определяет зависимость между ЭДС источника , полным сопротивлением цепи и силой тока .

Что такое ЭДС ? Это физическая величина , показывающая работу , совершаемую силой источника тока , которая затрачивается на перемещения одного единичного заряда по контуру .

Внутреннее (r) и внешнее(R) сопротивление цепи . Внутреннее – сопротивление проводов , внешнее – сопротивление телевизора , холодильника или еще чего-нибудь .

Сила тока – грубо говоря , скорость и плотность потока электронов .

Сам закон :

I =

Все )

21. Магнитное поле движущихся зарядов .

Вспомним , что такое ток – упорядоченное движение электронов . Любой проводник , по которому идет ток , образует вокруг себя магнитное поле . Точно так же ведет себя единичный заряд ,двигающийся в определенном направлении , потому что он , по сути , тоже является током .

Магнитное поле , ясен пень , влияет на все вокруг . Оно распределяется точно таким же образом , как электрическое , по кругу . Измеряется в Теслах , рассчитывается в определенной точке по формуле :

r – расстояние между движущимся зарядом , Q – заряд заряда оО , v – скорость движения заряда , - магнитная характеристика среды, называемая магнитной проницаемостью . Это что-то наподобие разреженности среды , чем больше , тем легче проходит магнитное поле . - проницаемость вакуума , константа .

22. Электромагнитная теория Максвелла .

Я представить себе не могу , как работал мозг у Максвелла , по-моему , это даже не мозг , а огромный компьютер . Чувак порвал все научные представления ученых о электродинамике , расширив влияние этой науки до глобального масштаба . Он сумел с помощью шести уравнений электродинамики объяснить все , что происходит во всей физике . Тут придется читать где-то минут 10-15 , но это того стоит . Всем настоятельно рекомендую , не поленитесь почитать , а я поленюсь писать здесь про это , потому что там все по делу и очень интересно написано .

23. Электромагнитная волна .

Ребят , я правда очень не люблю электродинамику и давайте я не буду об этом вопросе писать , просто посмотрите тут .

А здесь просто сделаю копипасту основных вещей .

Электромагнитные волны возникают всегда, когда в пространстве есть изменяющееся электрическое поле. Такое изменяющееся электрическое поле вызвано, чаще всего, перемещением заряженных частиц, и как частный случай такого перемещения, переменным электрическим током.

Электромагнитная волна - процесс распространения электромагнитного поля в пространстве.

Электромагнитная волна представляет собой процесс последовательного, взаимосвязанного изменения векторов напряжённости электрического и магнитного полей, направленных перпендикулярно лучу распространения волны, при котором изменение электрического поля вызывает изменения магнитного поля, которые, в свою очередь, вызывают изменения электрического поля. То есть у нас есть электрическое поле , перпендикулярно нему образуется магнитное поле . Волна образуется , когда изменяется электрическое поле , а за ним , соответственно , меняется и магнитное , так как оно зависит от него . После изменения магнитного поля начинает меняться электрическое и так далее .

Синее – это магнитное поле , красное – электрическое поле .

Собственно , как это было открыто :

1. Фарадей сказал :

Всякое изменение магнитного поля порождает в окружающем пространстве вихревое электрическое поле, силовые линии которого замкнуты.

2. Максвелл предположил , что возможно и обратное и оказался прав :

Изменяющееся во времени электрическое поле порождает в окружающем пространстве магнитное поле.

Также Максвелл предположил , что свет имеет природу электромагнитной волны . Это было началом волновой теории света .

Свет является электромагнитной волной , длина которой находится в промежутке от 400 нанометров (фиолетовые лучи) до 800 нм (красный лучи) .

Про свет , как электромагнитную волну :

1) При распространении света в каждой точке пространства происходят периодически повторяющиеся изменения электрического и магнитного полей. Эти изменения удобно изображать в виде колебаний векторов напряженности электрического поля E и индукции магнитного поля B в каждой точке пространства. Свет — поперечная волна .

2) Колебания векторов E и B в каждой точке электромагнитной волны происходят в одинаковых фазах и по двум взаимно перпендикулярным направлениям в каждой точке пространства.

3) Период света как электромагнитной волны (частота) равен периоду (частоте) колебаний источника электромагнитных волн. Для электромагнитных волн справедливо соотношение . В вакууме – длина волны наибольшая по сравнению с λ в другой среде, так как ν = const и изменяется только υ и λ при переходе от одной среды к другой.

4) Свет является носителем энергии, причем перенос энергии совершается в направлении распространения волны. Объемная плотность энергии электромагнитной поля определяется выражением

5) Свет, как и другие волны, распространяются прямолинейно в однородной среде, испытывают преломление при переходе из одной среды во вторую, отражаются от металлических преград. Для них характерны явления дифракции и интерференции.

Основы более-менее рассказал , но погуглите лучше этот вопрос .

24-25. Интерференция и дифракция электромагнитных волн .

Любая волна , будь она электромагнитной или обычной волной , распространяющейся в среде (да-да , это разные волны) , обладает двумя общими свойствами – они могут огибать препятствия на своем пути (дифракция) и взаимно усиливаться-ослабляться при наложении друг на друга (интерференция) .

Разберем для начала интерференцию .

Представьте себе берег моря , вода , солнце , пляж , нудистский пляж , голые девушки и волны . Так вот , из это всего нам нужны только волны , хотя нудистский пляж – тоже неплохо ^__^ Возьмем волну , которая бежит по поверхности воды . Она бежит , никто ей не мешает , но тут происходит что-то , что заставляет прямо там , где она находится образоваться еще одну волну . она накладывается на первую волну и тем самым заставляет ее увеличиться ровно так , что длина волны теперь будет равна сложенным длинам первой и второй волн . Однако если бы вторая волна образовалась в момент , когда первая ушла в свой минимум , и была бы равна первой по длине волны , она бы компенсировала первую полностью и обе волны прекратили бы свое существование .

Про опыт Юнга .

Одним из простейших экспериментальных доказательств стал опыт британского ученого Томаса Юнга. Пучок света направлялся на непрозрачный экран-ширму с двумя параллельными прорезями, позади которого был установлен второй, проекционный экран. Если бы свет состоял из частиц, на проекционном экране мы увидели бы всего две параллельных полосы света, прошедших через прорези ширмы. А между ними проекционный экран оставался бы практически неосвещенным.

Если же, с другой стороны, свет представляет собой распространяющиеся волны, картина должна наблюдаться принципиально иная. Согласно принципу Гюйгенса, каждая прорезь является источником вторичных волн. Эти волны, в частности, достигли бы линии в середине экрана, находящейся на равном удалении от прорезей синхронно и в одной фазе — гребень к гребню, провал к провалу. Значит, на серединной линии экрана оказалось бы выполненным условие максимального интерференционного усиления, и там должен наблюдаться максимум яркости. То есть наивысшая яркость окажется именно там, где она должна быть практически нулевой в случае справедливости корпускулярной гипотезы света. На каком-то удалении от центральной линии, напротив, волны должны оказаться в противофазе, и там будет наблюдаться темная полоса. По мере дальнейшего удаления от средней линии яркость будет снова возрастать до максимума, затем снова убывать и т. д. Таким образом, на проекционном экране мы должны получить целый ряд чередующихся интерференционных полос. И опыт Юнга это с блеском подтвердил, развеяв все сомнения в волновой природе света.

С интерференцией все , теперь дифракция .

Дифракция – следствие принципа Гюйгенса .

Его придумал голландец , поэтому он очень странный )) смысл его таков :

Каждая точка пространства , которую достигает волна , становится вторичным источником волн . На Википедии говорится только про свет , но я из своего опыта знаю , что и для звука он тоже применим . Играли когда-нибудь на барабане в комнате с натяжным потолком ? При каждом мощном ударе по басам , они очень забавно дребезжат из-за сотрясения пространства между потолком настоящим и натяжным , что вполне является экспериментальным доказательством применимости принципа Гюйгенса к звуковым волнам . Я ученый-экспериментатор , хуле )

Вернемся опять к берегу . Представим волнорез . Волна , ударяясь об него , огибает его . Вроде , все просто , но как это работает ? Смотрите , когда волна сталкивается с волнорезом , во всех местах волны , кроме тех , которые сталкиваются с волнорезом , образуются вторичные волны . Таким образом волна проходит по бокам , не изменяясь и не задерживаясь , а если вместо волнореза мы представим просто столб , то увидим , что , обогнув его по бокам , волна через некоторое время снова становится такой же , какой и была изначально – прорезь посередине убирается . Именно дифракция волн обеспечивает прием и передачу радиоволн , которые проходят через практически любые препятствия .

Также дифракция может проявляться в виде разложения на спектр (это происходит , когда белый свет , содержащий в себе все другие цвета , проходит через маленькое отверстие ) . В этом случае вторичные волны имеют меньшую длину волны и свет раскладывается на независимые лучи разных цветов .

Ж елтые точки – точки пространства , с которыми соприкасается свет . Дальше каждая из этих точек начинает излучать новые волны .