Шпаргалка по "Физике"

изменение магнитного потока, создаваемого этим  током.  Изменение

магнитного потока вызывает возникновение в  катушке  ЭДС  индукции.  Явление

возникновения ЭДС индукции в катушке в  результате  изменения  силы  тока  в

этой цепи называется самоиндукцией. В  соответствии  с  правилом  Ленца  ЭДС

самоиндукции  препятствует  нарастанию  при   включении   и   убыванию   при

выключении цепи. ЭДС самоиндукции, возникающая в  катушке  с  индуктивностью

L, по закону электромагнитной  индукции  равна . 

 

Гармонические колебания. Амплитуда, период, частота и фаза колебаний.

Механическими колебаниями называют движения  тел,  повторяющиеся  точно  или

приблизительно  одинаково  через  одинаковые   промежутки   времени.   Силы,

действующие  между  телами  внутри  рассматриваемой  системы  тел,  называют

внутренними силами. Силы, действующие на  тела  системы  со  стороны  других

тел, называют внешними силами. Свободными  колебаниями  называют  колебания,

возникшие под воздействием внутренних сил,  например  –  маятник  на  нитке.

Колебания под действиями внешних сил –  вынужденные  колебания,  например  –

поршень  в  двигателе.  Общим  признаков  всех  видов   колебаний   является

повторяемость  процесса  движения  через  определенный   интервал   времени.

Гармоническими  называются  колебания, описываемые  уравнением   . 

 В частности колебания, возникающие  в  системе  с  одной  возвращающей  силой,

пропорциональной деформации, являются гармоническими. Минимальный  интервал,

через который  происходит  повторение  движения  тела,  называется  периодом

колебаний   Т.   Физическая   величина,   обратная   периоду   колебаний   и

характеризующая количество колебаний в единицу времени, называется  частотой .

Частота измеряется в  герцах,  1  Гц  =  1  с-1. 

Модуль максимального  смещения  от  положения  равновесия  называется

амплитудой.

 

 

 

Свободные электромагнитные колебания в  контуре.  Превращение  энергии  в

колебательном контуре. Собственная частота колебаний в контуре.

Электрическим  колебательным  контуром  называется   система,  состоящая  из

конденсатора и  катушки,  соединенных  в  замкнутую  цепь.  При  подключении

катушки к конденсатору в катушке  возникает  ток  и  энергия  электрического

поля превращается в энергию  магнитного  поля.  Конденсатор  разряжается  не

мгновенно, т.к. этому препятствует ЭДС  самоиндукции  в  катушке.  Когда  же

конденсатор разрядится  полностью,  ЭДС  самоиндукции  будет  препятствовать

убыванию  тока,  и  энергия  магнитного  поля  будет  переходить  в  энергию

электрического. Ток, возникающий при этом, зарядит конденсатор, причем  знак

заряда  на  обкладках  будет  противоположным  первоначальному.  После  чего

процесс повторяется до тех пор, пока  вся  энергия  не  будет  затрачена  на

нагревание  элементов  цепи.  Таким  образом,  энергия  магнитного  поля   в

колебательном контуре переходит в  энергию  электрического  и  обратно.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вынужденные  электрические  колебания.  Переменный  электрический  ток.

Генератор переменного тока. Мощность переменного тока.

Переме́нный ток, AC) — электрический ток, который периодически изменяется по модулю и направлению.

Под переменным током также подразумевают ток в обычных одно- и трёхфазных сетях. В этом случае мгновенные значения тока и напряжения изменяются по гармоническому закону.

В устройствах-потребителях постоянного тока переменный ток часто преобразуется выпрямителями для получения постоянного тока.

Напряжение в сетях переменного тока легко преобразуется от одного уровня к другому путем применения трансформатора.

Асинхронные электродвигатели переменного тока проще и надежнее двигателей постоянного тока. (90% вырабатываемой электроэнергии потребляется асинхронными электродвигателями ).

Возможность передачи на большее расстояние, нежели постоянный.

Амплитудное значение - это МАКСИМАЛЬНОЕ мгновенное напряжение переменного тока.  
В то время как те 220 вольт - это ДЕЙСТВУЮЩЕЕ значение, то есть напряжение ПОСТОЯННОГО тока, такого, который греет проводник так же, как наш переменный .Для синусоидального тока действующее и амплитудное значение (как легко показать интегрированием)связаночерез Кореньиз2.  
Для сети 220 амплитуное значение = 220*корень(2)=311 вольт

Действующим (эффективным) значением силы переменного тока называют величину постоянного тока, действие которого произведёт такую же работу (тепловой или электродинамический эффект), что и рассматриваемый переменный ток за время одного периода. В современной литературе чаще используется математическое определение этой величины — среднеквадратичное значение силы переменного тока.

ЭДС переменного тока (электророзетка, вторичная обмотка сварочного или иного трансформатора...даже радиорозетка = но там напряжение бывает разной величины)- мерить немного труднее.= ЭДС индукции появляется во ВСЕХ ОБМОТКАХ ТРАНСФОРМАТОРА при изменении тока в первичной обмотке!

 

57. Активное, индуктивное и емкостное  сопротивление.

Активным сопротивлением R называется физическая величина,  равная  отношению

мощности к квадрату  силы  тока  [pic],  что  получается  из  выражения  для

мощности [pic]. При небольших частотах практически не зависит от  частоты  и

совпадает с электрическим сопротивлением проводника.

Пусть в цепь переменного тока включена катушка.  Тогда  при  изменении  силы

тока по  закону  [pic]в  катушке  возникает  ЭДС  самоиндукции  [pic].  Т.к.

электрическое  сопротивление  катушки  равно  нулю,  то  ЭДС   равна   минус

напряжению на концах катушки, созданному внешним генератором (??? Каким  еще

генератором???)  [pic].  Следовательно,   изменение   силы   тока   вызывает

изменение напряжения, но  со  сдвигом  по  фазе  [pic].  Произведение  [pic]

является амплитудой колебаний напряжение, т.е.  [pic].  Отношение  амплитуды

колебаний напряжения  на  катушке  к  амплитуде  колебаний  тока  называется

индуктивным сопротивлением [pic].

Пусть в цепи находится конденсатор. При его включение  он  четверть  периода

заряжается, потом столько же разряжается, потом то же самое,  но  со  сменой

полярности. При  изменении  напряжения  на  конденсаторе  по  гармоническому

закону [pic] заряд на его обкладках равен [pic]. Ток в  цепи  возникает  при

изменении заряда: [pic] , аналогично случаю с катушкой  амплитуда  колебаний

силы тока равна [pic]. Величина, равная отношению  амплитуды  к  силе  тока,

называется емкостным сопротивлением [pic].

 

 

60. Трансформатор.

Трансформатор представляет собой две катушки с  разным  количеством  витков.

При приложении к одной из катушек  напряжения  в  ней  возникает  ток.  Если

напряжение изменяется гармоническому закону, то по такому  же  закону  будет

изменять и ток. Магнитный поток, проходящий через катушку, равен            

При изменении магнитного потока в каждом  витке  первой  катушки  возникает  ЭДС

Самоиндукции.  Произведение  [pic]является  амплитудой  ЭДС  в  одном

витке, всего же ЭДС в первичной катушке[pic]. Вторичную катушку  пронизывает

тот же магнитный поток, поэтому  [pic].  Т.к.  магнитные  потоки  одинаковы,

то[pic].  Активное сопротивление обмотки мало  по  сравнению  с  индуктивным

сопротивлением,  поэтому  напряжение  примерно  равно  ЭДС.  Отсюда   [pic].

Коэффициент К называется коэффициентом трансформации. Потери  на  нагревание

проводов и сердечников малы, поэтому Ф1(Ф2. Магнитный  поток  пропорционален

силе тока в обмотке и количеству  витков[pic].  Отсюда  [pic],  т.е.  [pic].

Т.е. трансформатор увеличивает напряжение в К раз, уменьшая  во  столько  же

раз силу тока. Мощность  тока  в  обоих  цепях  при  пренебрежении  потерями

одинакова.

 

61.  Электромагнитные   волны.   Скорость   их   распространения.   Свойства

электромагнитных волн.

Любое изменение магнитного  потока  в  контуре  вызывает   появление  в  нем

индукционного  тока.  Его  появление  объясняется  возникновением  вихревого

электрического  поля  при   любом  изменении   магнитного   поля.   Вихревое

электрическое  поде  обладает  тем  же  свойством,  что  и  обыкновенное   –

порождать  магнитное  поле.  Таким  образом,  однажды   начавшийся   процесс

взаимного  порождения   магнитного   и   электрического   полей   непрерывно

продолжается. Электрическое и магнитные поля, составляющие  электромагнитные

волны, могут  существовать  и  в  вакууме,  в  отличие  от  других  волновых

процессов.  Из   опытов   с   интерференцией   была   установлена   скорость

распространения электромагнитных волн, составившая приблизительно  [pic].  В

общем  случае  скорость  электромагнитной   волны   в   произвольной   среде

вычисляется по формуле [pic]. Плотность энергии  электрической  и  магнитной

компоненты   равны   между   собой:   [pic],    откуда    [pic].    Свойства

электромагнитных волн схожи со свойствами  других  волновых  процессов.  При

прохождении  границы  раздела  двух  сред  частично   отражаются,   частично

преломляются.  От  поверхности  диэлектрика  не  отражаются,   от   металлов

отражаются   практически   полностью.   Электромагнитные   волны    обладают

свойствами интерференции (опыт Герца),  дифракции  (алюминиевая  пластинка),

поляризации (сетка).

 

62. Принципы радиосвязи. Простейший  радиоприемник.

Для осуществления радиосвязи  необходимо  обеспечить  возможность  излучения

электромагнитных волн. Чем больше угол между пластинами конденсатора  –  тем

более    свободно    ЭМ-волны    распространяются    в    пространстве.    В

действительности, открытый контур состоит из катушки и  длинного  провода  –

антенны. Один конец антенны  заземлен,  другой  –  поднят  над  поверхностью

Земли. Т.к. энергия электромагнитных волн пропорциональна четвертой  степени

частоты,  то  при  колебаниях  переменного  тока  звуковых  частот  ЭМ-волны

практически  не  возникают.  Поэтому  используется   принцип   модуляции   –

частотной, амплитудной  или  фазовой.  Простейший  генератор  модулированных

колебаний  представлен  на  рисунке.   Пусть   частота   колебаний   контура

изменяется по закону[pic]. Пусть  частота  модулируемых  звуковых  колебаний

также изменяется как [pic],  причем  (<<(.  Т.к.  цепь  содержит  нелинейный

элемент – транзистор – то закон Ома не  выполняется,  и  функция  напряжения

выглядит как [pic] (а какого черта именно так???) (G  –  величина,  обратная

сопротивлению). Подставив в это выражение значения  напряжений,  где  [pic],

получим  [pic]  [pic].  Т.к.  при  резонансе  частоты,  далекие  от  частоты

резонанса, срезаются, то из выражения для i исчезают второе, третье и  пятое

слагаемые, т.е. [pic].

Рассмотрим простейший радиоприемник. Он состоит из  антенны,  колебательного

контура с конденсатором переменной  емкости,  диода-детектора,  резистора  и

телефона. Частота колебательного контура подбирается  таким  образом,  чтобы

она  совпадала  с  частотой  несущей,  при  этом  амплитуда   колебаний   на

конденсаторе становится максимальной. Это позволяет выделить нужную  частоту

из всех принимаемых. С  контура  модулированные  колебания  высокой  частоты

поступают на детектор. После прохождения  детектора  ток  каждые  полпериода

заряжает конденсатор, а следующие полпериода, когда ток  не  проходит  через

диод, конденсатор разряжается через резистор. (я правильно понял???).

 

64. Аналогия между механическими  и электрическими колебаниями.