 |
|
Пояснение к рабочей программе
Изучение основ электродинамики традиционно начинается с электрического поля в вакууме. Силовой характеристикой электрического поля является напряженность 
, энергетической - потенциал φ. Следует обратить внимание на связь между и φ . Для вычисления силы взаимодействия между двумя точными зарядами и вычисления напряженности электрического поля, созданного точечным зарядом, нужно уметь применять закон Кулона. Для вычисления напряженностей полей, созданных протяженными зарядами (заряженной нитью, плоскостью и т.д.), применяется теорема Гаусса. Для системы электрических зарядов необходимо применять принцип суперпозиции (задачи 201-220 контрольной работы).
При изучении темы "Постоянный ток" необходимо рассмотреть во всех формах законы Ома и Джоуля-Ленца. В контрольной работе это задачи 221- 230. При изучении "Магнетизма" необходимо иметь в виду, что магнитное поле порождается движущимися зарядами и действует на движущиеся заряды. Здесь следует обратить внимание на закон Био-Савара-Лапласа. Нужно знать этот закон и уметь применять его для расчета вектора магнитной индукции - основной характеристики магнитного поля (в контрольной работе это задачи 231-240). Особое внимание следует обратить на силу Лоренца и рассмотреть движение заряженной частицы в магнитном поле (задачи 241-250).
При изучении явления электромагнитной индукции необходимо усвоить, что механизм возникновения ЭДС индукции имеет электронный характер. Основной закон электромагнитной индукции - это закон Фарадея-Ленца. Согласно этому закону, ЭДС индукции в замкнутом контуре возникает при изменении магнитного потока, сцепленного с контуром. Необходимо знать, как вычисляется магнитный поток, ЭДС индукции, как рассчитывается работа по перемещению замкнутого контура с током в магнитном поле и энергия магнитного поля (в контрольной работе задачи 251-260).
Электрические и магнитные явления связаны особой формой существования материи - электромагнитным полем. Основой теории электромагнитного поля является теория Максвелла.
В программе большое внимание уделяется изучению уравнений Максвелла. Эти уравнения могут быть записаны в двух формах: в интегральной и дифференциальной. Уравнения Максвелла удовлетворяют принципу относительности: они инвариантны относительно преобразований Лоренца. Основным следствием теории Максвелла является вывод о существовании электромагнитных волн, распространяющихся со скоростью света.
Основные формулы
Закон Кулона: где  - величины точечных зарядов,  - электрическая постоянная;  ε- диэлектрическая проницаемость изотропной среды (для вакуума ε = 1), r - расстояние между зарядами.
| 
|
Напряженность электрического поля: где  - сила, действующая на заряд  , находящийся в данной точке поля.
| 
|
| Напряженность поля на расстоянии r от источника поля: точечного зарядабесконечно длинной заряженной нити с линейной плотностью заряда τ: равномерно заряженной бесконечной плоскости с поверхностной плотностью заряда σ:между двумя разноименно заряженными плоскостями |    
|
| Потенциал электрического поля: где W - потенциальная энергия заряда .
| 
|
| Потенциал поля точечного заряда на расстоянии r от заряда: | 
|
| По принципу суперпозиции полей, напряженность: | 
|
Потенциал: где  - напряженность и потенциал в данной точке поля, создаваемый i-м зарядом.
| 
|
Работа сил электрического поля по перемещению заряда q из точки с потенциалом  в точку с потенциалом  :
| 
|
| Связь между напряженностью и потенциалом для неоднородного поля:для однородного поля: |  
|
| Электроемкость уединенного проводника: | 
|
Электроемкость конденсатора: где  - напряжение.
| 
|
| Электроемкость плоского конденсатора: где S - площадь пластины (одной) конденсатора, d - расстояние между пластинами. | 
|
| Энергия заряженного конденсатора: | 
|
| Сила тока: | 
|
| Плотность тока: где S - площадь поперечного сечения проводника. | 
|
| Сопротивление проводника: ρ - удельное сопротивление; l - длина проводника; S - площадь поперечного сечения. | 
|
| Закон Ома для однородного участка цепи:в дифференциальной форме:для участка цепи, содержащего ЭДС: где ε - ЭДС источника тока, R и r - внешнее и внутреннее сопротивления цепи; для замкнутой цепи: |    
|
| Закон Джоуля-Ленца для однородного участка цепи постоянного тока: где Q - количество тепла, выделяющееся в проводнике с током, t - время прохождения тока; для участка цепи с изменяющимся со временем током: |  
|
| Мощность тока: | 
|
Связь магнитной индукции и напряженности магнитного поля: где  - вектор магнитной индукции, μ √ магнитная проницаемость изотропной среды, (для вакуума μ = 1),  - магнитная постоянная  ,  - напряженность магнитного поля.
| 
|
Магнитная индукция (индукция магнитного поля): в центре кругового тока где R - радиус кругового тока, поля бесконечно длинного прямого тока где r - кратчайшее расстояние до оси проводника; поля, созданного отрезком проводника с током где  - углы между отрезком проводника и линией, соединяющей концы отрезка и точкой поля; поля бесконечно длинного соленоида где n - число витков на единицу длины соленоида.
|    
|
Сила Лоренца: по модулю где - сила, действующая на заряд, движущийся в магнитном поле,  - скорость заряда q, α - угол между векторами  .
|  
|
Поток вектора магнитной индукции (магнитный поток через площадку S): для однородного магнитного поля , где α - угол между вектором  и нормалью к площадке, для неоднородного поля
|  
|
| Потокосцепление (полный поток): где N - число витков катушки. | 
|
Закон Фарадея-Ленца: где  - ЭДС индукции.
| 
|
| ЭДС самоиндукции: где L - индуктивность контура. | 
|
| Индуктивность соленоида: где n - число витков на единицу длины соленоида, V - объем соленоида. |  
|
| Энергия магнитного поля: | 
|
Заряд, протекающий по замкнутому контуру при изменении магнитного потока через контур: где  - изменение магнитного потока, R - сопротивление контура.
| 
|
| Работа по перемещению замкнутого контура с током I в магнитном поле: | 
|