Диполь в однородном электрическом поле

При внесении электрического диполя в однородное внешнее электрическое поле на каждый из его зарядов со стороны поля будут действовать равные по величине, но противоположные по направлению силы:

.

Силы создают вращающий момент:

или , (3.4)

который будет стремиться повернуть диполь так, чтобы его электрический дипольный момент был направлен по направлению внешнего электрического поля (рис. 3.2).

 Диполь в неоднородном внешнем электрическом поле

Если диполь помещен в неоднородное внешнее электрическое поле, то силы, действующие на заряды q₊ и q_-, не равны по величине и направлению, так как напряженность электрического поля в точках расположения зарядов не одинакова по величине, отличается на величину

, (3.5)

где a - угол между направлением вектора напряженности электрического поля E и направлением электрического дипольного момента p.

В этом случае на отрицательный заряд действует сила

.

На положительный заряд действует сила

.

Результирующая сила, действующая на диполь,

(3.6)

П од действием этой силы диполь будет либо втягиваться в область более сильного поля ( ), либо выталкиваться из него ( ) (рис. 3.4).

Такое же действие оказывает электрическое поле на молекулы диэлектрика.

Билет 7

1)Вращательным движением тела вокруг фиксированной оси называют движение, при котором произвольная точка тела, кроме тех, что лежат на оси вращения, движется по окружности в плоскости, перпендикулярной оси вращения, с центром, лежащим на этой оси.

Равноускоренное вращательное движение — это движение по окружности, при котором угловая скорость тела за каждые равные отрезки времени изменяется на одно и тоже значение.

Угловое ускорение — это физическая величина, которая характеризует быстроту изменения угловой скорости тела, которая равна первой производной от угловой скорости по времени.

Нормальное ускорение —ускорение, которое характеризует изменение скорости по направлению, которое направлено по радиусу к центру окружности перпендикулярно касательной.
Тангенциальное ускорение — ускорение, которое характеризует изменение модуля скорости, направленное по касательной.
Второй закон Ньютона — основной закон динамики поступательного движения — от­вечает на вопрос, как изменяется механическое движение материальной точки (тела) под действием приложенных к ней сил.

1)Термоэлектронная эмиссия является одним из видов эмиссии электронов поверхностью твердого тела. В случае термоэлектронной эмиссии внешнее воздействие связано с нагреванием твердого тела.
Явлением термоэлектронной эмиссии называется испускание электронов нагретыми телами (эмиттерами) в вакуум или другую среду.

РАБОТА ВЫХОДА.
Как показывает опыт, свободные электроны при обычных температурах практически не покидают металл. Следовательно, в поверхностном слое металла должно быть задерживающее электрическое поле, препятствующее выходу электронов из металла в окружающий вакуум. Работа, которую нужно затратить для удаления электрона из металла в вакуум, называется работой выхода. Укажем две вероятные причины появле­ния работы выхода: .

1.Если электрон по какой-то причине удаляется из металла, то в том месте, которое электрон покинул, возникает избыточный положительный заряд и электрон притягивается к индуцированному им самим положительному заряду.

2. Отдельные электроны, покидая металл, удаляются от него на расстояния порядка атомных и создают тем самым над поверхностью металла «электронное облако», плотность которого быстро убывает с расстоянием. Это облако вместе с наружным слоем положительных ионов решетки образует двойной электрический слой,поле которого подобно полю плоского конденсатора. Толщина этого слоя равна нескольким межатомным расстояниям (10–10—10–9м). Он не создает электрического поля во внешнем пространстве, но препятствует выходу свободных электронов из металла.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В ВАКУУМЕ.
Поток электронов в вакууме является разновидностью электрического тока. Такой электрический ток в вакууме можно получить, если в сосуд, откуда тщательно откачивается воздух, поместить нагреваемый катод, являющийся источником «испаряющихся» электронов, и анод. Между катодом и анодом создается электрическое поле, сообщающее электронам скорости в определенном направлении.

Рас­смот­рим по­дроб­нее ва­ку­ум­ный диод. Су­ще­ству­ет две раз­но­вид­но­сти ди­о­дов: диод с нитью на­ка­ли­ва­ния и ано­дом и диод с нитью на­ка­ли­ва­ния, ано­дом и ка­то­дом. Пер­вый на­зы­ва­ет­ся ди­о­дом пря­мо­го на­ка­ла, вто­рой – кос­вен­но­го на­ка­ла. В тех­ни­ке при­ме­ня­ет­ся как пер­вый, так и вто­рой тип, од­на­ко диод пря­мо­го на­ка­ла имеет такой недо­ста­ток, что при на­гре­ва­нии со­про­тив­ле­нии нити ме­ня­ет­ся, что вле­чет за собой из­ме­не­ние тока через диод. А так как для неко­то­рых опе­ра­ций с ис­поль­зо­ва­ни­ем ди­о­дов необ­хо­дим со­вер­шен­но неиз­мен­ный ток, то це­ле­со­об­раз­нее ис­поль­зо­вать вто­рой тип ди­о­дов.
В обоих слу­ча­ях тем­пе­ра­ту­ра нити на­ка­ли­ва­ния для эф­фек­тив­ной эмис­сии долж­на рав­нять­ся 2000-2500 С.
Диоды ис­поль­зу­ют­ся для вы­прям­ле­ния пе­ре­мен­ных токов. Если диод ис­поль­зу­ет­ся для пре­об­ра­зо­ва­ния токов про­мыш­лен­но­го зна­че­ния, то он на­зы­ва­ет­ся ке­но­тро­ном.
Элек­трод, рас­по­ло­жен­ный вб­ли­зи ис­пус­ка­ю­ще­го элек­тро­ны эле­мен­та, на­зы­ва­ет­ся ка­то­дом -, дру­гой – ано­дом +. При пра­виль­ном под­клю­че­нии при уве­ли­че­нии на­пря­же­ния рас­тет сила тока. При об­рат­ном же под­клю­че­нии ток идти не будет во­об­ще . Этим ва­ку­ум­ные диоды вы­год­но от­ли­ча­ют­ся от по­лу­про­вод­ни­ко­вых, в ко­то­рых при об­рат­ном вклю­че­нии ток хоть и ми­ни­маль­ный, но есть. Бла­го­да­ря этому свой­ству ва­ку­ум­ные диоды ис­поль­зу­ют­ся для вы­прям­ле­ния пе­ре­мен­ных токов.

Билет 8

1) Моментом инерции материальной точки называется скалярная величина, численно равная произведению массы точки на квадрат радиуса орбиты, по которому движется точка.

Физическую величину, являющуюся мерой инертности тела, вращающегося вокруг оси называют моментом инерции твердого тела.

ТЕОРЕМА ШТЕЙНЕРА.
В некоторых случаях вычисление момента инерции существенно облегчает знание теоремы Штейнера : Момент инерции тела (J) относительно произвольной оси равен моменту инерции относительно оси, которая проведена через центр масс рассматриваемого тела, плюс произведение массы тела (m) на расстояние между осями в квадрате, при условии, если оси параллельны:

2) МАГНИТНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ТОКОВ.
Источниками магнитного поля являются движущиеся электрические заряды. Магнитное поле возникает в пространстве, окружающем проводники с током, подобно тому, как в пространстве, окружающем неподвижные электрические заряды, возникает электрическое поле. Магнитное поле постоянных магнитов также создается электрическими микротоками, циркулирующими внутри молекул вещества (гипотеза Ампера).
Взаимодействие токов вызывается их магнитными полями: магнитное поле одного тока действует силой Ампера на другой ток и наоборот.

ЗАКОН АМПЕРА.
Закон Ампера показывает, с какой силой действует магнитное поле на помещенный в него проводник. Эту силу также называют силой Ампера.

Формулировка закона: сила, действующая на проводник с током, помещенный в однородное магнитное поле, пропорциональна длине проводника, вектору магнитной индукции, силе тока и синусу угла между вектором магнитной индукции и проводником.

Если размер проводника произволен, а поле неоднородно, то формула выглядит следующим образом:

Направление силы Ампера определяется по правилу левой руки.

Правило левой руки : если расположить левую руку так, чтобы перпендикулярная составляющая вектора магнитной индукции входила в ладонь, а четыре пальца были вытянуты по направлению тока в проводнике, то отставленный на 90° большой палец, укажет направление силы Ампера.

Яркой иллюстрацией закона Ампера является взаимодействие двух проводников при протекании в них тока. Причем от направления тока в них зависит, будут ли они притягиваться либо же отталкиваться.
При протекании тока в одном направлении проводники притягиваются, а при противоположном отталкиваются. Величина силы взаимодействия между токами определяется по формуле:

Где µ0 = 4π*10^-7 Гн/м – магнитная постоянная, r – расстояние между проводниками. Если принять длину проводников равной единице, тогда формула примет вид

В международной системе единиц, ампер определяют как силу неизменяющегося тока, которая при протекании через два параллельных проводника бесконечной длины и малой площади поперечного сечения, расстояние между которыми в вакууме 1 м, вызвала бы на каждом участке в 1 м силу взаимодействия равную 2*10^-7 Н.

Билет 9

1) Моме́нт и́мпульса (кинетический момент, угловой момент, орбитальный момент, момент количества движения) характеризует количество вращательного движения. Величина, зависящая от того, сколько массы вращается, как она распределена относительно оси вращения и с какой скоростью происходит вращение.

Момент импульса {\displaystyle \mathbf {L} } материальной точки относительно некоторого начала отсчёта определяется векторным произведением её радиус-вектора и импульса:

L=r*p

где r {\displaystyle \mathbf {r} }кккккк — радиус-вектор частицы относительно выбранного неподвижного в данной системе отсчёта начала отсчёта,p-момент импульса

Закон сохранения момента импульса (закон сохранения углового момента): векторная сумма всех моментов импульса относительно любой неподвижной точки (или сумма моментов относительно любой неподвижной оси) для замкнутой системы остается постоянной со временем.

Этот закон справедлив для замкнутой изолированной системы.

Определение: замкнутой изолированной системой называют такую, в которой тела взаимодействуют только друг с другом и не взаимодействуют с внешними телами.

Для замкнутой системы справедлив закон сохранения импульса: в замкнутой системе импульс всех тел остается величиной постоянной.

Обратимся к тому, как записывается закон сохранения импульса для системы из двух тел: .

Эту же формулу мы можем записать следующим образом: .

ГИРОСКОП - быстровращающееся симметричное твёрдое тело, ось вращения которого может изменять своё направление в пространстве.