Том B: Електрика, магнетизм та оптика
- Page ID
- 74252
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
- B1: Заряд та закон Кулона
- Заряд - це властивість матерії. Існує два види заряду, позитивний «+» і негативний «-». Об'єкт може мати позитивний заряд, негативний заряд або взагалі не заряджати. Частка, яка має заряд, призводить до того, що вектор сили за заряд потенційної жертви існує в кожній точці в області простору навколо себе.
- В2: Електричне поле - опис і ефект
- Електричне поле - невидима сутність, яка існує в області навколо зарядженої частинки. Це викликано існуванням зарядженої частинки. Ефект електричного поля полягає в наданні сили на будь-яку заряджену частинку (крім зарядженої частинки, що викликає існування електричного поля), яка опиняється в точці простору, в якій існує електричне поле. Електричне поле в порожній точці простору - це сила за заряд потенційної жертви в цій порожній точці простору.
- B3: Електричне поле внаслідок одного або декількох точкових зарядів
- Заряджена частинка (він же точковий заряд, він же джерело заряду) змушує електричне поле існувати в області простору навколо себе. Це закон Кулона для електричного поля в концептуальній формі.
- B4: Провідники і електричне поле
- Ідеальний провідник - це чурка, наповнена зарядженими частинками, які абсолютно вільно пересуваються всередині провідника. Як і всі макроскопічні зразки матеріалу, ідеальний провідник складається з величезної кількості позитивного заряду, а при нейтралі - такої ж кількості негативного заряду. Коли не нейтральний, є крихітний дробовий дисбаланс так чи інакше. В ідеальному провіднику якась помітна частка заряду абсолютно вільно переміщається всередині провідного матеріалу.
- B5: Робота, виконана електричним полем та електричним потенціалом
- Коли заряджена частинка рухається з одного положення в електричному полі в інше положення в тому ж електричному полі, електричне поле дійсно працює над частинкою.
- B6: Електричний потенціал внаслідок одного або декількох точкових зарядів
- Електричний потенціал за рахунок точкового заряду задається
- B7: Еквіпотенційні поверхні, провідники та напруга
- Розглянемо область простору, в якій існує електричне поле. Зосередьте свою увагу на конкретній точці в цьому електричному полі, назвіть її точкою А.
- B8: Конденсатори, діелектрики та енергія в конденсаторах
- Ємність - характеристика провідного об'єкта. Ємність також є характеристикою пари провідних об'єктів.
- 9B: Електричний струм, ЕРС та закон Ома
- Тепер починаємо наше вивчення електричних ланцюгів. Ланцюг - це замкнутий провідний шлях, по якому протікає заряд. У ланцюгах заряд йде в петлі.
- B10: послідовно і паралельно резистори; Вимірювання I & V
- Аналіз ланцюга передбачає визначення напруги на елементах ланцюга і струму через елементи ланцюга в цій схемі.
- B11: Питомий опір і потужність
- Для резисторів, які відповідають Закону Ома, опір залежить від характеру матеріалу, з якого виготовлений резистор і від розміру і форми резистора. Енергія перетворюється з енергії електричного потенціалу в теплову при подачі напруги на резистор. Електричне поле чинить силу на носії заряду всередині посадочного місця ЕРС в напрямку, протилежному напрямку, в якому йдуть носії заряду.
- B12: Правила Кірхгофа, термінальна напруга
- Є два закони аналізу схем, які настільки прості, що ви можете вважати їх «твердженнями очевидного» і все ж настільки потужними, щоб полегшити аналіз схем великої складності, відомих як Закони Кірхгофа. Перший, відомий як «Закон про напругу Кірхгофа» або «Правило петлі», стверджує, що, починаючи з провідника, якщо ви перетягнете кінчик пальця навколо будь-якого контуру в ланцюзі назад до вихідного провідника, сума змін напруги, що відчуваються кінчиком пальця, буде нульовою.
- B13: RC ланцюг
- Припустимо, ви підключаєте конденсатор через батарею, і чекаєте, поки конденсатор зарядиться до такої міри, щоб напруга на конденсаторі дорівнювало ЕРС Vo батареї. Далі припустимо, що ви виймаєте конденсатор з акумулятора.
- B14: Конденсатори послідовно і паралельно
- Метод все більш простих схем, який ми використовували для схем з більш ніж одним резистором, також може бути використаний для ланцюгів, що мають більше одного конденсатора.
- B15: Інтро магнітного поля: Ефекти
- Зараз ми починаємо вивчення магнетизму, і, аналогічно тому, як ми почали наше вивчення електрики, ми починаємо з обговорення впливу даного магнітного поля, не пояснюючи спочатку, як таке магнітне поле може бути викликано існувати.
- B16: Магнітне поле: Більше ефектів
- Електричне поле і магнітне поле - це не одне і те ж. Електричний диполь з позитивним зарядом на одному кінці і негативним зарядом на іншому - це не те саме, що магнітний диполь, що має північний і південний полюси.
- B17: Магнітне поле: причини
- Ця глава про магнетизм, але давайте подумаємо про наше введення, щоб зарядити на мить. Ми говорили про електричне поле, перш ніж сказати багато про те, що його спричинило.
- B18: Закон Фарадея та закон Ленца
- Ви пам'ятаєте принцип Архімеда? Ми змогли сказати щось просте, конкретне та корисне про складне явище.
- B19: Індукція, трансформатори та генератори
- У цьому розділі ми наводимо приклади, обрані для подальшого ознайомлення вас із Законом про введення Фарадея та Законом Ленца.
- B20: Закон Фарадея та розширення Максвелла до закону Ампера
- Розглянемо випадок зарядженої частинки, яка рухається поблизу рухомого стрижневого магніту, як зображено на наступній схемі.
- B21: Природа електромагнітних хвиль
- Коли ми зупинилися говорити про наступну схему:
- B22: Принцип Гюйгенса та 2-щілинні перешкоди
- Розглянемо професора, що стоїть перед кімнатою, тримаючи один кінець шматка мотузки, який тягнеться, за винятком провисання, горизонтально від неї в тому, що ми будемо називати прямим напрямком.
- B23: Одно-щілинна дифракція
- Одно-щілинна дифракція - ще одне інтерференційне явище. Якщо замість створення маски з двома прорізами ми створимо маску з однією щілиною, а потім висвітлюємо її, то при певних умовах виявляємо, що знову отримуємо візерунок зі світлих і темних смуг.
- B24: Тонкоплівкові перешкоди
- Як випливає з назви та контексту, тонкоплівкові перешкоди є ще одним явищем перешкод, що включає світло.
- B25: Поляризація
- Напрямок поляризації світла відноситься до двох напрямків або одного з двох напрямків, в яких електричне поле коливається. Для випадку повністю поляризованого світла завжди є два напрямки, які можна було б назвати напрямком поляризації.
- B26: Геометрична оптика, Відображення
- Тепер ми перейдемо до галузі оптики, яка називається геометричною оптикою, а також називається променевою оптикою.
- B27: заломлення, дисперсія, внутрішнє відображення
- Коли ми говорили про тонкоплівкові перешкоди, ми сказали, що коли світло стикається з плавним інтерфейсом між двома прозорими носіями, частина світла проникає, а деякі відскакують.
- B28: Тонкі лінзи - трасування променів
- Лінза - це шматок прозорого матеріалу, поверхні якого були сформовані так, що, коли лінза знаходиться в іншому прозорому матеріалі (називайте його середнім 0), світло, що рухається в середовищі 0, при проходженні через лінзу, перенаправляється для створення зображення джерела світла.
- B29: Тонкі лінзи - рівняння об'єктива, оптична потужність
- З методів трасування променів тонких лінз, розроблених в останньому розділі, ми можемо отримати алгебраїчні вирази, що стосуються таких величин, як відстань об'єкта, фокусна відстань, відстань зображення та збільшення.
- B30: Електричне поле внаслідок безперервного розподілу заряду на лінії
- Нагадаємо, що Закон Кулона для електричного поля дає вираз для електричного поля, в порожній точці простору, за рахунок зарядженої частинки. Ви мали практику знаходити електричне поле в порожній точці простору за рахунок однієї зарядженої частинки і за рахунок декількох заряджених частинок. В останньому випадку ви просто розрахували внесок в електричне поле в одній порожній точці простору за рахунок кожної зарядженої частинки, а потім додали окремі внески.
- B31: Електричний потенціал завдяки безперервному розподілу заряду
- Електричний потенціал ми визначили як електричний потенціал-енергію-заряд. Потенційна енергія була визначена як здатність об'єкта виконувати роботу, якою володіє об'єкт через його положення в просторі.
- B32: Розрахунок електричного поля з електричного потенціалу
- План тут полягає в розробці зв'язку між електричним полем і відповідним електричним потенціалом, що дозволяє обчислити електричне поле з електричного потенціалу.
- B33: Закон Гаусса
- Закон Гаусса стверджує, що кількість ліній електричного поля, що тикають назовні через уявну замкнуту поверхню, пропорційно заряду, укладеному поверхнею. Замкнута поверхня - це та, яка ділить Всесвіт на дві частини: всередині поверхні та, поза поверхнею. Щоб бути закритою, поверхня повинна охоплювати обсяг порожнього простору. Поверхня у формі плоского аркуша паперу не була б закритою поверхнею. Уявну замкнуту поверхню часто називають гаусової поверхнею.
- B34: Приклад закону Гаусса
- Останню главу ми закінчили, використовуючи Закон Гаусса, щоб знайти електричне поле за рахунок точкового заряду.
- B35: Закон Гаусса для магнітного поля та закон Ампера переглянуто
- Пам'ятаєте закон Гаусса для електричного поля? Це та, яка, в концептуальних рисах, стверджує, що кількість ліній електричного поля, що тикають назовні через замкнуту поверхню, пропорційна величині електричного заряду всередині замкнутої поверхні.
- B36: Закон Біот-Саварта
- Закон Біот-Саварта надає нам спосіб знайти магнітне поле в порожній точці простору, назвемо його точкою Р, за рахунок струму в дроті.
- B37: Рівняння Максвелла
- У цьому розділі план полягає в тому, щоб узагальнити більшу частину того, що ми знаємо про електрику та магнетизм, подібно до того, як Джеймс Клерк Максвелл підсумував те, що було відомо про електрику та магнетизм наприкінці дев'ятнадцятого століття. Максвелл не тільки організував і узагальнив те, що було відомо, але і додав до знань. З його роботи ми маємо набір рівнянь, відомих як рівняння Максвелла. Його творчість завершилася відкриттям того, що світло - це електромагнітні хвилі.
Мініатюра: Блискавка над околицею Ораді, Румунія, під час грози серпня 17, 2005, яка продовжувала спричинити великі спалахи повені над південною Румунією. (Громадський домен; Нелумадау).