Электричество и электрическая железная дорога. Конспект лекций по физике, страница 44

3. Какая электрическая цепь называется колебательным контуром, чему равен период колебаний в колебательном контуре? Почему в нем происходят колебания заряда?

4. Почему ток генераторов электростанций переменный? Почему в промышленности и в быту используется в основном переменный ток?  Почему частота переменного тока сравнительно невелика, 50 Гц?

5. Лампочку на 127 В надо включить в сеть 220 В. Как это можно сделать с помощью конденсатора? Пусть сопротивление лампочки 100 Ом. Определите необходимую емкость.

6. Реостат и конденсатор соединены последовательно. Изобразите векторную диаграмму сложения напряжений. Выведите формулу полного сопротивления цепи.

7. Катушка включена в сеть переменного тока. Сдвиг фаз между током и напряжением π/4.  Активное сопротивление катушки 100 Ом.  Определите с помощью векторной диаграммы сложения напряжений полное сопротивление катушки.

8. Почему течет переменный ток в цепи с конденсатором, ведь обкладки конденсатора изолированы друг от друга диэлектриком?  Конденсатор включили в сеть переменного тока. Как определить  силу тока в цепи?

9. В лабораторной работе (27) катушка имеет активное сопротивление 500 Ом. Через катушку течет переменный ток силой 0,1 А при напряжении 100 В. Определите индуктивность катушки.

10. В лабораторной работе (24) индуктивность катушки колебательного контура 0,1 мГн, емкость конденсатора 5 нФ. Определите частоту резонанса.

11. Изобразите векторную диаграмму сложения напряжений  колебательного контура в момент резонанса напряжений.

12. Каким образом повышают коэффициент мощности в при индуктивной нагрузке?

13. С какой целью для сетей переменного тока вводят понятие эффективной силы тока и эффективного напряжения? Во сколько раз они отличаются от амплитудных значений?

14. Зависит ли средняя мощность, потребляемая от генератора  электрической цепью, и выделяемая на резисторе  , от емкости и индуктивности цепи?

17.  УРАВНЕНИЯ МАКСВЕЛЛА

Максвелл теоретически установил связь между электрическими и магнитными полями, которая проявляется в том, что эти поля могут взаимно превращаться друг в друга.  В истории науки впервые теоретические выводы были сделаны на «кончике пера», до эксперимента.

Первое уравнение Максвелла.

1. Максвелл, основываясь на опытах Фарадея по изучению явления электромагнитной индукции, вывел закон: ЭДС электромагнитной индукции в контуре, помещенном в магнитное поле, равна скорости изменения магнитного потока, пронизывающего поверхность, ограниченную контуром: ε.  Если контур неподвижен, а магнитное поле изменяется, то возникает вопрос: какова природа сторонних сил, приводящая в движение электрические заряды внутри проводящего контура? Как известно, сторонние силы не могут быть электростатическими.  Максвелл выдвигает гипотезу, что около изменяющегося магнитного поля возникает электрическое поле, но это вихревое электрическое поле, силовые линии которого замкнуты. Это поле существует и без  контура, который только обнаруживает его.  

ЭДС контура, как источника тока, равна циркуляции напряженности поля сторонних сил, то есть напряженности вихревого электрического поля, по контуру:  ε . Если в пространстве ещё  имеется электростатическое поле, то его вклад в циркуляцию напряженности равен нулю. Магнитный поток, по определению, равен . Таким образом, закон Фарадея преобразуется в первое уравнение Максвелла

.                                            17.1

Циркуляция напряженности электрического поля равна скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром.

Вихревое электрическое поле возникает также в системах отсчета, которые перемещаются относительно магнитного поля. Например, заряд движется в магнитном поле и на него действует сила Лоренца . В системе отсчета «заряд» заряд неподвижен, но на него действует такая же по величине и направлению сила. Это сила со стороны вихревого электрического поля   , существующего в подвижной относительно магнитного поля системе отсчета. Напряженность вихревого электрического поля равна .