Національний Університет “Львівська Політехніка”
Розрахункова робота
з фізики
на тему:Явище електромагнітної індукції.Явище самоіндукції.Індуктивність.
В електродинаміці розглядаються явища і процеси, що зв’язані з рухом електричних зарядів або макроскопічних заряд жених тіл. Одним з найважливіших понять електродинаміки є поняття про електричний струм.
Електричним струмом називають всякий упорядкований рух електричних зарядів.
Електричний струм, який виникає у провіднику внаслідок того, що в ньому створюється електричне поле, називається струмом провідності.
Якщо перенесення електричних зарядів здійснюється при переміщенні у просторі зарядженого макроскопічного тіла, то виникає струм, що називається конвекційним.
Для появи й існування електричного струму треба, щоб виконувалися дві умови:
перша – наявність у даному середовищі вільних електричних зарядів – носіїв струму. Такими зарядами в металах є електрони провідності; у рідинах (електролітах) – позитивні та негативні іони; у газах - позитивні іони й електрони; в напівпровідниках – електрони і дірки;
друга – на електричні заряди необхідно, щоб діяла сила . Отже, в даному середовищі повинно існувати елек тричне поле, енергія якого витрачалась би на переміщення електричних зарядів.
Щоб струм був тривалим, енергія електричного поля повинна весь час поповнюватись, тобто потрібен такий прист рій, в якому би певний вид енергії безперервно перетворювався в енергію елек тричного поля. Такий пристрій називається джерелом електрорушійної сили, або джерелом струму.
За напрямок електричного струму умовно приймають напрямок руху пози тивних електричних зарядів.
Кількісною мірою електричного струму служить сила (величина) струму – скалярна фізична величина, яка числово дорівнює електричному заряду, що проходить через поперечний переріз провідника за одиницю часу:
.
Для характеристики розподілу елек тричного струму по перерізу провідника вводять вектор густини струму .
Вектор напрямлений вздовж напрямку струму і числово дорівнює силі струму, який проходить через одиницю площі перерізу провідника, який проведений перпен дикулярно до напрямку струму:
.
Повна сила струму у провіднику
.
У джерелі ЕРС на носії струму повинні діяти сили неелектростатичного по ходження, які називаються сторонніми.
Сторонні сили, переміщаючи елек тричні заряди, виконують роботу.
Фізична величина, що числово дорів нює роботі, яка виконується сторонніми силами під час переміщення одиничного позитивного заряду, називається електрорушійною силою (ЕРС), що діє в колі:
.
Стороння сила , що діє на заряд q, дорівнює:
.
Робота сторонніх сил над зарядом q на замкненій ділянці кола дорівнює
.
Тоді
.
ЕРС, що діє в замкненому колі, визначається циркуляцією вектора напруженості сторонніх сил.
ЕРС, яка діє на ділянці 1-2, дорівнює:
.
Результуюча сила, що діє в колі на заряд q:
.
Робота, яка виконується результуючою силою над зарядом q на ділянці 1-2, дорівнює
.
Напругою U12 на ділянці 1-2 називається фізична величина, що визначається роботою, яка виконується сумарним полем електростатичних і сторонніх сил при переміщенні одиничного позитивного заряду на даній ділянці кола. Отже,
.
Німецький фізик Ом експеримен тально встановив, що
сила струму I, що тече по однорідному металевому провіднику, пропорційна до напруги U на кінцях провідника:
,
де R – електричний опір провідника. Це рівняння виражає закон Ома для однорідної ділянки кола.
В ізотропному провіднику носії струму в кожній точці рухаються в нап рямку вектора . Напрямки та збігаються. Тому
.
Отримане співвідношення виражає закон Ома для однорідної ділянки кола в диференціальній формі.
математичний вираз закону Ома для неоднорідної ділянки кола:
.
струму з ЕРС і внутрішнім опором r і зовнішньої частини, яка має опір .Тоді
.
Якщо коло розімкнуте, то
.
Це означає, що ЕРС, прикладена до розім кнутого кола, дорівнює різниці потенціалів на кінцях цього ко...
