Материал: 2039

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

41. Работа перемещения контура в магнитном поле

A= I ·ΔΦ,

где I – сила тока в контуре; ΔΦ – изменение магнитного потока через

поверхность, охватываемую контуром.

 

 

d Ф

 

 

 

 

42.

Основной закон электромагнитной индукции

i =−

 

 

.

dt

43.

Электродвижущая сила самоиндукции

c=−L

d I

,

 

 

 

 

dt

где L – индуктивность; dIdt – скорость изменения силы тока.

44.

Разность потенциалов на концах прямого проводника,

движущегося в магнитном поле

= Bυl sinα,

где В – индукция магнитного поля (B=const), в котором движется проводник; υ – скорость проводника; l – длина проводника; α – угол

между направлениями векторов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

υ и B .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

45.

Индуктивность катушки

 

 

L=μμ0 n2 V , или L=μμ0 N 2 S /l ,

где V – объём, S – площадь сечения,

N – число витков катушки;

l – длина соленоида (или осевой линии тороида);

n = N /l .

 

 

 

 

46.

Cил тока в цепи с индуктивностью

L при замыкании и

 

 

I зам =( /R) (1e

Rt / L

),

 

 

 

 

 

 

 

 

Rt

 

 

 

 

размыкании

 

 

 

I разм=( / R) e L ,

 

 

 

 

где

ЭДС источника тока; R – сопротивление цепи; t – время.

 

47. Энергия магнитного поля катушки с током

 

 

 

 

W = L I2 /2.

48. Объёмная плотность энергии магнитного поля

w

м

=

 

1

 

B2 .

2μμ0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

49.

Уравнения Максвелла:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D dS =

ρ dV ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B dS = 0;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

 

 

 

 

V

 

 

 

 

S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dB

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H dl= ( j

пров

смещ

)dS ,

 

 

E dl =−

dt

dS ;

 

 

 

 

 

 

 

 

ρq=dq/dV

l

S

 

 

 

 

l

 

 

 

S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

– объёмная плотность заряда; jпров = dI / dS

– плот-

ность тока проводимости;

jсмещ = dD/dt

– плотность тока смещения.

50.Материальные уравнения: D=εε0 E ; B=μμ0 H ; j = γ E ,

где ε и μ – диэлектрическая и магнитная проницаемости среды; ε0 и μ0

– электрическая и магнитная постоянные; j – плотность тока; γ – удельная проводимость.

51.Объёмная плотность энергии электромагнитного поля

w

эл.м

=εε

0

E2

+

B2

.

2

 

 

 

 

2μμ0

25

3. КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ

Определяющие формулы и единицы величин

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 5

Колебания

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Волны

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Период

T =

 

t

 

 

 

 

 

 

Интенсивность волны,

I =

W

 

 

 

 

Вт

 

 

 

 

 

c

плотность потока

 

 

 

 

колебаний

N

 

 

 

 

S t

 

 

 

 

 

 

 

 

м2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

энергии

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Частота

ν = N /t

Гц Длина волны

λ =

 

x

2 π

 

м

 

 

φ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Угловая

ω = 2 π ν

с

-1

Показатель

n =

c

 

 

 

 

1

частота

 

преломления

 

 

 

 

 

 

 

 

υ

 

 

 

 

Коэффициент

β =

 

 

r

 

 

 

 

с-1

Относительный

n21=

 

υ1

=

n2

1

затухания

2 m

 

 

 

n1

 

 

 

показатель преломления

 

 

 

υ2

 

 

 

Логарифмиче-

 

 

 

 

 

 

At

 

 

Оптическая длина пути

L=n l

 

 

 

 

м

ский

Λ = ln

 

 

1

Оптическая разность хода

= L1L2

м

декремент

 

At+T

 

 

 

 

 

 

 

Разность фаз

δ = φ1 – φ2

рад

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Добротность

 

 

 

 

νр

 

 

 

Разрешающая способ-

R =

 

 

λ

 

 

 

 

 

колебательной

Q =

 

 

1

ность дифракционной

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ν

 

 

 

 

λ

системы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

решётки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Основные законы и соотношения величин

1. Уравнение гармонических колебаний

x

+ ω

2

x = 0

,

 

 

0

 

¨

 

 

 

где x – переменная величина, изменяющаяся по гармоническому закону (синуса или косинуса); ω0 – собственная угловая частота, ω0 = 2πν0 = 0; ν0 – собственная частота, ν0 = 1/T 0 ; Т0 – период.

2. Мгновенные значения координаты и скорости частицы:

х=хm sin(ω0 t + φ0) и υ =υm cos(ω0 t + φ0),

где хm – амплитуда смещения; υm – амплитуда скорости, υm =хm ω0 ; ω0 t + φ0 = φ – фаза колебаний; φ0 – начальная фаза; t – время.

3.Уравнение гармонических колебаний заряда конденсатора в

колебательном контуре

q¨ + ω02 q = 0.

4.Зависимости заряда и силы тока в колебательном контуре от

времени:

q=Qm sin 0 t 0) и i=Im cos0 t 0).

26

5. Период собственных колебаний гармонических осцилляторов:

а) груза массы m на пружине жёсткости k

 

 

 

 

m

 

 

T 0=2 π k

;

 

б) физического маятника

T 0=2

π

 

J

 

,

mgd

где J – момент инерции тела, подвешенного в поле тяготения, относительно оси, проходящей через подвес; d – расстояние от оси до центра тяжести; m – масса маятника; g – ускорение свободного падения;

в) колебательного контура

T 0=2 π

L C

,

где L – индуктивность; C – электроёмкость контура.

 

 

 

6. Энергетические соотношения для гармонических

осцилляторов:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а) груза на пружине

W мех= П + К =

k x2

 

m υ2

 

 

 

k xm2

 

m υm2

 

 

 

+

 

 

=

 

 

=

 

 

 

;

 

2

2

 

 

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б) LC-контура

W эл.м=W эл + W

 

C u2

L i2

C U m2

 

L I m2

 

 

м=

 

 

 

+

 

 

=

 

=

 

 

.

 

2

 

2

 

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. Амплитуда A и начальная фаза φ0 результирующего колеба-

ния при сложении колебаний одного направления

одинаковой

частоты:

 

 

 

 

 

A1 sin φ01 + A2 sin φ02

 

 

A2= A12 + A22 + 2 A1 A2 cos(φ02φ01) и tgφ0

=

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

A1 cosφ01 + A2 cosφ02

 

8. Амплитуда свободных колебаний

 

 

 

 

 

 

 

A = A e−βt ,

 

где A0 – амплитуда в момент t = 0; β=r/(2 m)

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

– коэффициент затуха-

ния; r – коэффициент сопротивления; m – масса колеблющегося тела.

9. Угловая частота свободных колебаний

ω =

ω02−β2

,

где ω0– собственная угловая частота.

 

 

 

11. Взаимосвязь логарифмического декремента Λ, коэффициента затухания β и периода колебаний Т Λ = β T .

12. Амплитуда вынужденных колебаний груза массы m на пру-

жине жёсткости k

A=

F 0

1

 

,

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

0

2−Ω2)2 + 4β2 Ω2

где F0 – амплитуда вынуждающей силы F; Ω – угловая частота колебаний величины F = F0·sinΩt; Ω = 2πν; β – коэффициент затухания; 0 = k / m – собственная угловая частота колебаний.

27

19. Уравнение стоячей волны

13. Добротность колебательной системы

Q =

νр

=

π

,

ν

Λ

 

 

 

 

где νр – резонансная частота; Δν – полуширина резонансной кривой; Δν = ν2 – ν1; ν1 и ν2 – частоты вынужденных колебаний, на которых энергия системы в 2 раза меньше, чем при резонансе.

14.

Закон Ома для участка цепи переменного тока

I = UZ .

15.

Полное сопротивление цепи, содержащей R, L, C-элементы

Z = ( X LX C)2 + R2 , где R – активное сопротивление участка цепи; X L = ω L – индуктив-

ное сопротивление; X C = 1/(ωC ) – ёмкостное сопротивление; L – индуктивность; C – электроёмкость участка цепи; ω = 2πν – угловая частота; ν – частота переменного тока.

16. Уравнение бегущей волны

ξ=A cosω(t

x

υ

),

или ξ=A cos (ωt k x), или

ξ=A cos[2π (

t

)−2 π (

x

)],

T

 

 

 

 

 

 

λ

где ξ – смещение частиц среды в момент времени t в точке с координатой х; А – амплитуда; T – период; ω – угловая частота; υ – фазовая

скорость волны; λ – длина волны;

k=

2 π

– волновой вектор.

λ

 

 

 

 

λ = υ T .

17. Зависимость длины волны от фазовой скорости

 

18. Разность фаз точек волны

 

 

δ=(

2 π

)( x2x1),

 

 

 

 

 

 

 

λ

где δ = φ1φ2 – разность фаз; х2 х1 – геометрическая разность хода. ξ =2 Acos ωυx cosω t ,

или ξ=2 A cos(2 π λx )cos(2π Tt ),

где ξ− смещение частицы среды в момент времени t, в точке с координатой х; λ – длина волны; T – период колебаний; ω – угловая

частота;

2 A cos

ωx

= B(x)

– амплитуда колебаний частиц среды в

υ

стоячей волне; А – амплитуда колебаний во встречных волнах, образующих стоячую волну.

20.Интенсивность волны в упругой среде (плотность потока

энергии, вектор Умова)

I = ½ A

ρ ω υ, или I = w∙υ,

 

 

2

2

где w – объёмная плотность энергии.

28

29. Формула тонкой линзы

21. Уровень интенсивности звуковой волны

L=lg

I

,

 

 

 

I0

где I – интенсивность звука; I0 = 10-12 Вт/м2 – порог слышимости.

22.Скорость продольных упругих волн в газах в рамках

адиабатной модели

υ =

 

 

γ RT

 

 

,

 

 

 

M

 

где γ – показатель адиабаты (для воздуха γ = 1,40); R – молярная

газовая постоянная; T – температура; M – молярная масса.

 

 

 

 

 

 

 

 

23. Скорость продольных волн в твёрдых телах

υ =

 

 

,

Е

где Е – модуль упругости (модуль Юнга); ρ – плотность вещества.

 

 

 

 

24. Скорость электромагнитных волн

υ =

 

 

 

c

,

 

 

 

 

ε μ

 

 

 

 

 

 

где c = 3,00·10 м/с – скорость света в вакууме; ε – диэлектрическая проницаемость: μ– магнитная проницаемость среды.

25. Плотность энергии электромагнитного поля

wэл.м = ½εε0 E2 B2 /(μμ0). 26. Плотность потока энергии электромагнитной волны

(вектор Пойнтинга)

 

 

S

=E×H ,

где Е и Н – напряжённости электрической и магнитной составляющей электромагнитного поля соответственно; υ – скорость волны; wэл.м – плотность энергии электромагнитного поля; B = μμ0 H .

27. Интенсивность электромагнитной волны, средняя плотность

потока энергии

I

эл.м

= S = ½ υ ε ε E2 .

 

 

 

0 0

 

28.

Закон преломления

 

 

n21 =

sin α

,

 

 

 

 

n21=n2/n1 , или n211 2

 

 

 

sin γ

где

– относительный показатель прелом-

ления; υ1 и n1; υ2 и n2 – фазовые скорости и показатели преломления для первой и второй сред соответственно; n = с– показатель преломления среды, в которой скорость света υ; с – скорость света в вакууме; α – угол падения; γ – угол преломления.

F1 = 1d + 1f , где 1/F = D – оптическая сила линзы; F – фокусное расстояние; d – расстояние от предмета до линзы: f – расстояние от линзы до изображения.

29