Материал: 2039

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

2.Закон сохранения заряда: в замкнутой системе тел алгебраи-

 

n

ческая сумма электрических зарядов не изменяется

qi = const.

 

i =1

3.Напряжённости электрических полей в веществе:

a) точечного заряда и заряженной сферы (r > R)

E=k

q

,

ε r2

 

 

 

где r – расстояние от заряда или от центра сферы; R – радиус сферы; ε – диэлектрическая проницаемость; внутри сферы (r < R) E = 0;

б)

заряженной нити

E =

 

 

τ

 

 

 

 

 

;

2 π r εε0

 

в) бесконечной плоскости

E =

 

 

σ

;

2 ε ε0

г)

между пластинами плоского конденсатора

 

E =

 

σ

 

,

 

 

 

 

 

 

 

ε ε0

 

 

 

где τ и σ – линейная и поверхностная плотности заряда.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.

Потенциальная энергия взаимодействия двух зарядов q1 и q2,

расположенных на расстоянии r ,

П эл = k

 

q

1 q2

 

.

 

 

 

 

εr

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.

Потенциал поля точечного заряда

φ = k

q

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ε r

 

 

 

6.

Потенциал поля заряженной сферы (r > R)

φ = k

q

 

 

,

ε r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где r – расстояние от центра сферы; R – радиус сферы;

если r ≤ R, то

φ =k

q

= const.

ε R

 

 

 

7.Связь напряжённости и потенциала

 

 

 

 

 

d φ

 

=> E x = −

φ

.

 

E = −grad φ => E x = −

d x

x

 

 

 

 

 

 

 

 

8.

Разность потенциалов в однородном поле

 

φ1φ2=E x ( x1x2).

 

9.

Принцип суперпозиции электрических полей

 

 

 

 

 

 

 

 

и φ = φ1 2 + ... + φn .

 

E = E1

+ E2

+ ... + En

10.

Работа перемещения заряда

 

 

 

 

А эл = q1 – φ2),

где (φ1 – φ2) – разность потенциалов точек электрического поля, между которыми перемещается заряд q.

20

11. Электроёмкости:

C = 4 πεε0 R;

а) шара радиуса R

б) плоского конденсатора

 

C =

εε0 S

,

 

d

 

где S – площадь обкладки; d – расстояние между обкладками;

 

 

 

в) цилиндрического конденсатора

C =

2π εε0 l

,

 

ln (r2/r1)

 

 

 

 

 

где r1 и r2 – радиусы обкладок; l – длина конденсатора.

12. Соотношения ёмкостей Ci, зарядов qi, разностей потенциалов

Ui на обкладках отдельных конденсаторов и на батарее C, q, U :

а) при параллельном

 

 

 

 

 

 

 

 

q1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

соединении

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б) при последовательном

 

 

U1

 

 

 

 

 

 

 

U2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C2

соединении

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U1

+ U2

+ …= U;

 

U1 = U2 = … = U; q1 + q2 + ...= q;

С = С 1 + С2 + ...;

 

q1 = q2 = … = q;

1

 

=

1

 

+

1

+ ....

С

 

С

 

 

 

 

1

 

С2

13.

Энергия поля конденсатора

W эл=

С U 2

, или W эл=

q2

.

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 C

14.

Объёмная плотность энергии электрического поля

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w

эл

=

εε

0

E2 .

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15.

Плотность тока

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j = q0 n υ ,

где n – концентрация свободных заряженных частиц; q0 – заряд одной частицы; υ – скорость упорядоченного движения заряженных частиц.

16. Электрический заряд, перемещаемый через поперечное

t

 

 

 

 

сечение проводника, q = i (t )dt и, если i(t) = I = const,

то q = I∙t,

0

 

 

 

 

где i – сила тока в проводнике; t время протекания тока.

 

 

 

 

17. Закон Ома в интегральной форме

I = U .

 

 

R

 

18. Электрическое сопротивление проводника

R

l

 

,

S

 

 

 

где ρ – удельное сопротивление; l – длина; S – площадь поперечного сечения проводника.

21

19. Удельное сопротивление металлов и сплавов в зависимости от температуры вблизи t0 = 0 °С или Т0 = 273 K ρ = ρ0 (1 + α T ),

где ρ и ρ0 – удельные сопротивления при температурах Т и Т0 соответственно; Т = Т – Т0; α – температурный коэффициент (α > 0).

20. Закон Ома в локальной (дифференциальной) форме

 

 

 

 

j

=γ E ,

или ( j = −γ grad φ),

где j – плотность тока; γ – удельная проводимость; E – напряжённость электрического поля в проводнике; grad φ – градиент потенциала.

21. Закон Ома для однородного участка цепи

I =

 

φ1φ2

.

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

22.

Закон Ома для замкнутой цепи с источником тока

I =

 

.

R + r

 

ЭДС источника тока;

r – внутреннее

 

 

 

 

 

где

сопротивление;

R – сопротивление внешней цепи (сопротивление нагрузки).

 

 

 

 

 

 

23.

Закон Ома для неоднородного участка цепи

[(φ1φ2)+ 1-2 ] ,

 

 

I =

 

 

 

R12

 

 

 

 

где (φ1 – φ2) – разность потенциалов на концах участка; R1–2

сопротивление участка цепи. 1-2

– суммарная ЭДС источников.

 

 

24. Мгновенное значение заряда конденсатора q в цепи сопротив-

лением R при подключении и отключении источника тока

qподкл = C (1et /( RC )) и qоткл = C et /( RC) ,

где C – электроёмкость конденсатора; t – время; – электродвижущая сила подключаемого источника.

25. Соотношения напряжений Ui, токов Ii, сопротивлений Ri на

отдельных проводниках и на концах всего участка U, I, R

а) при параллельном соединении:

б) при последовательном соединении:

I2

 

 

 

 

R1

U1 = U2 = U; I1 + I2 = I;

 

 

 

 

 

 

 

 

R2

 

 

1

 

1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

= R

+ R

+ ...;

 

 

 

 

 

 

 

I1

U

 

 

 

1

 

 

2

 

 

 

 

I1 = I2 = I;

I

U1

 

 

 

 

U2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U1 + U2 = U;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R1

 

 

 

 

R2

 

 

 

 

 

 

 

 

R = R1 + R2 + ... .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

26. Закон Джоуля – Ленца в интегральной форме

Q =I2 R t , или Q = (U 2 / R)t , или Q=U I t ,

где Q – количество теплоты, выделяемое в проводнике.

22

30. Закон Био–Савара–Лапласа

27.

Закон Джоуля – Ленца в локальной форме wт.м =

 

2

,

j E = γ E

 

где

wт.м = Q /(V t ) – плотность тепловой мощности,

выделяемой

проводником с током; j – плотность тока в проводнике; γ – удельная проводимость; E – напряжённость электрического поля в проводнике.

Магнетизм: определяющие формулы и единицы величин

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 4

Магнитная индукция

B=

Fмакс

, или B=

M макс

 

Тл =

 

 

кг

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

I l

 

 

с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I S

 

 

 

 

 

 

А

Поток вектора магнитной

 

 

 

 

 

 

 

Вб =

кг м

2

 

 

 

 

 

d Φ = B dS ;

 

 

 

 

 

индукции

 

Φ = B S cos α

 

 

 

 

с2 А

 

 

 

 

Магнитный момент

pm = I S n ;

 

 

pm = I S

А· м2

 

 

 

 

 

 

 

Намагниченность

 

 

=

1

 

 

p

 

 

А

 

 

 

 

 

 

 

 

J

V

 

 

 

 

м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

m ат

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Индуктивность

 

 

L =

 

Φc

 

 

 

Гн =

 

 

 

 

кг

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

2

2

А

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

м

с

 

 

 

 

Магнитная проницаемость

 

 

μ =

 

B

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

изотропной среды

 

 

 

B0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Плотность тока смещения

 

j

 

 

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= dD

 

 

 

 

м2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

смещ

 

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Магнетизм: основные законы и соотношения величин

 

 

 

 

 

 

 

28. Принцип суперпозиции магнитных полей

 

 

 

 

 

+...,

B = B1

+ B2

 

 

магнитной

 

индукции

полей,

созданных

где B1

, B2 ,... – векторы

 

отдельными источниками.

29.Связь магнитной индукции и напряжённости магнитного

поля В = μμ0∙Н , где μ – магнитная проницаемость вещества, в котором создано поле; μ0 – магнитная постоянная; Н – напряжённость магнитного поля.

d B = μ0 4πI r3 dl×r ,

где dB – вектор магнитной индукции поля, созданного в вакууме элементом проводника dl с током I; r – радиус-вектор, проведённый

от элемента тока

I dl в точку, где определяется вектор dB ; α – угол

 

 

 

между векторами

 

 

dl и r ;

dl ×r = dl r sin α .

23

31. Магнитная индукция в центре кругового тока

B=μμ0

I

,

2 R

 

 

 

где R – радиус окружности, образуемой проводником с током; I – сила тока в проводнике.

32.

Магнитная индукция на оси кругового тока

 

 

B=μμ0 I

R2

 

 

 

,

 

 

2(R2 + d2)3/2

где

R – радиус окружности, образуемой

проводником с током I;

d – расстояние вдоль оси от центра витка.

 

 

 

 

 

33.

Магнитная индукция поля, созданного отрезком прямого

проводника с током I на расстоянии b,

B=

μμ0 I

(cosα1cos α2) ,

 

 

 

 

4π b

где

α1, α2 – углы между элементами тока, расположенными соответ-

ственно на одном и на другом концах

проводника, и радиусом-

вектором, проведённым от них к точке, где определяется вектор B ; b – кратчайшее расстояние от этой точки до линии, вдоль которой расположен проводник.

34.

Магнитная индукция поля бесконечно

длинного прямого

проводника c током I на расстоянии r

B=

μμ0 I

.

 

 

 

 

2π r

35.

Магнитная индукция поля соленоида и тороида

B = μμ0 n I ,

где n – число витков на единицу длины; I – сила тока в катушке.

36. Сила, действующая на заряд, движущийся в магнитном поле,

(сила Лоренца)

F = q υ×B , или F = qυB sin α ,

 

 

 

υ и B .

где q – заряд; υ – скорость; α – угол между векторами

 

 

 

 

37. Сила, действующая на проводник с током в магнитном поле,

(сила Ампера)

 

 

 

ил F = I B l sin α ,

d F = I dl

×B ,

где l – длина проводника в магнитном поле.

38.

Магнитный момент контура с током

pm = I S ,

где S – площадь, ограниченная контуром; I – сила тока в контуре.

39.

Момент силы, действующий на контур с током

в магнитном поле

M = pm×B

или M = pm· B ·sinα ,

40.

Потенциальная энергия контура с током в магнитном поле

 

 

 

 

 

 

П мех = − рm B, или П мех = − рm B cosα.

24