Ответы на экзаменационные вопросы № 1-43 дисциплины "Физика" (Электрическое взаимодействие. Закон сохранения заряда. Закон Кулона. Вектор Умова-Пойтинга)

Колебания у которых амплитуды уменьшаются с течением времени из-за потери энергии

Диф уравнение +2+S=0

Решения уравнения Scos(

Амплитуда колебаний A=

Период =

Циклическая частота

Декремент затухания =

Логарифмический декремент затухания ==

Для характеристики системы используют понятие добротность при малых значениях лог декремента =

33.   Вынужденные колебания. Резонанс

Колебания, возникающие под действием внешних сил.

Уравнение +2+S=

Частное решение S=

 где n=

A=

Вещественная часть S=Acos(

Таким образом решение частного ур-ния

S=)

Резонансная частота амплитуда мх

Определение

-4( при

Явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний при частоте приближенной к частоте кол системы

Статистическое что-то

34.  Свободные колебания в электрическом колебательном контуре

В цепи содержащ индуктивность и емкость могут возникать колебания

Колебательный процесс энергия в конденсаторе= переходит в катушку

Диф уравнение

Решение q=q_mcos()

T=2

Напряжение на конденсаторе U=

Сила тока – производная по времени

Свободные затухающие колебания. Затухающие колебания происходят из-за потерь энергии на реальном сопротивлении контура. Диф уравнение

Коэф затухания

 Значит

Решение ур-ния

Напряжение

Логарифмический декремент

Если затухание невелико=

Добротность

Сопротивление когда колебания невозможны

35.  Вынужденные электрические  колебания в последовательном контуре

Вынужденные колебания осуществляются за счет подключения к колебательному контуру источник переменного тока

Уравнения вынужденных колебаний

Частное   решение уравнения

где

tgy=

Сила тока

Добротность

Мощность

Практический интерес представляет среднее по времени значение P(t) т.к. ср значение cos2wt-=0

  ;  ;  ;

Средняя мощность

36.  Вынужденные колебания в параллельном контуре

Ток в конденсаторе

37.  Упругие волны, уравнение бегущей волны

Упругие волны- механические возмущения распространяющиеся в упругой среде

В поперечных волнах частицы колеблются  вдоль в распространении

В поперечных- перпендикулярных  распространению волны

Λ-длина волны, расстояние  между  двумя частицами в одной фазе

Скорость

υ=λν-частота бегущими волнами- волны которые переносят в пространстве энергию .уравнение бегущей волны

для  характеристик  волны используется волновое число          

Дифференциальное уравнение

 

 

 

38.  Скорость упругих волн

Пусть  в направлении оси x  распространяется продольная  простая волна

Деформация частиц     

Наличие деформации 

Наличие  деформации  свидетельствует  о напряжении

Е-модуль  юнга

  , -групповая скорость

39.  Энерегия волны. Интенсивность волны

-масса объема

𝜀- относительное  удлинение  цилиндра ,Е  модуль  Юнга

Разделив  энергию

Т.к 

Количество энергии переносимое волной за единицу времени -поток энергии

Интенсивность (плотность потока энергии)-величина потока энергии проходящая через единичную площадку перпендикулярна направлению

40.  Интерфренция волн. Стоячие волны.

Когерентные волны – волны имеющие одинаковую частоту

Интерферентные волны наложение в пространстве двух и более когерентных волн

Наложение двух или более волн

 разность хода волн

Максимум интерференции

Минимум интерференции

Стоячие волны образуются при наложении двух бегущих волн, распространяющихся на встречу друг к другу с одинаковыми частотами и амплитудами

Уравнение стоячей волны

 (m-номер гармоники)

Пучность волны, когда

Узлы стоячей волны , когда

Стоячая волна не переносит энергию.

41.  Эффект Доплера

Изменение частоты колебаний воспринимаемой приемником, при движении источника относительно приемник.

1)Покоятся относительно среды

; ;

2)Приемник приближается к источнику, а источник покоится

Скорость относительно приемника станет

3) Источник приближается

Скорость колебаний источника зависит лишь от среды и волны пройдет расстояние  и за это же время источник пройдет длина волны сократится и станет равной

 

4) источник и приемник движутся

42.  Электормагнитные волны. Вывод основного волнового ур на основе уравнений Максвелла.

Существование электромагнитных волн вытекает  из уравнения Максвелла. Источником может быть любой колебательный контур. Открытый колебательный контур(Вибратор Герца)

Электромагнитные волны, обладая широким диапазонам частот и длин волн

   c=3*10^8

Из ур максвелла  

V- фазовая скорость

E перп H, но колеблются всегда в одинаковой фазе он одновременно достигают максимума и минимума ;

Уравнение электромагнитной волны с определенной частотой

43.  Вектор Умова- пойтинга

Вектор плотности потока энергии

Об плотность энергии

Т.е. в любой момент времени

Умножив W на скорость волны получим модуль плотности потока энергии

S=vw=EH

Т.к. EперпH, то направление S совпадает с направлением переноса энергии

Вектор Sнаправлен в сторону распространения электромагнитной волны