FIZIKAS eksÄmena jautÄjumu atbildes - Fizmati

More documents

Recommendations

Info

FIZIKAS eksāmena jautājumu atbildes saista sakarība E = −gradϕ . Šajā gadījumā lauka punkta potenciāls j ir pozitīva vienības lādiņa q potenciālā emnerģija, kuru iegūst, ja to no bezgalības pārvieto uz šo punktu. Tāpat kā jebkuru potenciālo enerģiju, arī j var atrast tikai ar precizitāti līdz konstantei, t.i., izmērīt var tikai potenciālu starpību starp diviem lauka punktiem ∆ ϕ = ϕ 1 −ϕ 2 . Vektorpotenciāls savukārt ir lādētas daļiņas impulsa komponente: ja lādiņš pārvietojas elektromagnētiskajā laukā, tad tā impulss p=mv+(q/c)A. No visa teiktā redzams, ka elektrodinamikā potenciālus j un A izmanto kā substitūciju funkcijas, kuras ērti izmantot elektromagnētiskā lauka aprēķināšanai 13. Magnētiskā lauka cirkulācija. Stacionārs magnētiskais lauks. Bio- Savāra likums Magnētiskā lauka cirkulācija Strāvas magnētiskā lauka indukciju aprēķina izmantojot Bio-Savāra-Laplasa likumu (sk. Bio-Savāra likums). Ja strāva I plūst pa bezgalīgi garu, taisnu un tievu vadu, tad pēc Bio-Savāra likuma strāvas magnētiskais lauks attālumā r no vada ir B 2I τ cr = (1) Taisna strāvas vada magnētiskā lauka indukcijas līnijas ir vadam perpendikulārās plaknēs izvietotas koncentriskas riņķa līnijas, kuru pieskares vektors ir τ: Vektora B vērsumu atrod pēc labās vītnes skrūves likuma. Izmantojot Bio-Savāra-Laplasa likumu (1), aprēķināsim magnētiskās indukcijas B cirkulāciju ∫ l noslēgtu kontūru l, kas aptver strāvu I tai perpendikulārā plaknē: B dr pa Tā kā skalārais reizinājums B dr = Bdr cosα un dr = rdϕ , tad cirkulācija ∫ dr = 4π I c l B (2) Šis darbs ir nācis no http://datzb.intelctuals.net/ - LU FMF DatZB Darbu Arhīva 24/24 ©2002-2003 DatZB Team
FIZIKAS eksāmena jautājumu atbildes kur I ir strāva, kas caurtver integrācijas kontūru l. Izteiksme (2) ir stacionārā magnētiskā lauka cirkulācijas teorēma; šeit aplūkojām speciālgadījumu, kad strāva plūst pa taisnu vadu. Var pierādīt, ka formula (2) ir pareiza jebkurai strāvai, ja vien tā caurtver integrācijas kontūru (saķēdēta ar to). Atšķirībā no stacionārā elektriskā lauka intensitātes E līnijām, kurām ir avoti - elektriskie lādiņi, magnētiskās indukcijas B līnijas vienmēr ir noslēgtas. Tas tā ir tāpēc, ka dabā nepastāv atdalīti vienas polaritātes ("zīmes") magnētiskie lādiņi - indukcijas līniju avoti. Piemēram pastāvīga magnēta ziemeļpolu nevar atdalīt no dienvidpola tā, lai katrs no viņiem radītu savu magnētisko lauku. Indukcijas līnijas (ārpus magnēta) vienmēr izplūst no ziemeļpola un ieplūst dienvidpolā, noslēdzoties magnētā (no dienvidpola uz ziemeļpolu). Teikto var formulēt arī šādā apgalvojumā - magnētiskās indukcijas plūsma Φ = B d S caur jebkuru patvaļīgu, slēgtu viensakarīgu virsmu S vienmēr vienāda ar nulli: B dS 0 (3) ∫ = S ∫ S Integrālais vienādojums (3) ir Gausa teorēmai analoģiska izteiksme magnētiskajam laukam. Tas nozīmē, ka magnētiskās indukcijas līnijas, būdamas noslēgtas, virsmas S ierobežotajā tilpumā nesākas un nebeidzas; tās tikai šķērso to. Stacionārs magnētiskais lauks Stacionāra magnētiskā lauka avoti ir stacionāras tilpuma strāvas j=j(r) vai stacionāras virsmas strāvas i=i(r). Stacionāru tilpuma un arī virsmas strāvu nepārtrauktības vienādojumi div j=0, div i=0, proti, stacionāru strāvu līnijām jābūt noslēgtām. Nosacījumu div j=0 var iegūt no strāvas nepārtrauktības vienādojuma, ievērojot, ka tilpuma lādiņa blīvums ρ nav atkarīgs no laika ∂ρ / ∂t = 0 . Tomēr jebkura strāva ir diskrētu lādiņnesēju plūsma, tādēļ vienmēr jāpastāv lādiņa blīvuma fluktuācijām, bet strāvas blīvuma funkcija nevar būt absolūti stacionāra, t.i., pilnīgi neatkarīga no laika. Tādēļ stacionāro strāvu modeli izmanto tad, ja var neievērot dotajai lādiņnesēju koncentrācijai atbilstošās lokālās blīvuma izmaiņas laikā. Citiem vārdiem sakot, stacionārā strāva jāsaprot vidējās vērtības nozīmē, I = jdS , kā to dara stacionārā magnētiskā lauka teorijā. ∫ S Stacionārā magnētiskā lauka indukcija B=B(r) apmierina otro un trešo Maksvela vienādojumu: 4π rotB = j, c divB = 0. Kā visus magnētiskos laukus, arī stacionāro lauku raksturo vektorpotenciāls A, kuru ar indukciju B saista sakarība B = rotA Vienādojumu šādam A iegūst no Dalambēra vienādojuma, ievērojot, ka A nav atkarīgs no laika: 4π ∆ A = − j c Tas ir Puasona vienādojums, kurš jārisina, ievērojot nosacījumu div A=0. Šo nosacījumu sauc arī par Kulona nosacījumu. Elektrostatiskā lauka un stacionāra magnētiskā lauka ir savstarpēji nesaistītas vienādojumu sistēmas: ⎧ 4π ⎧rotE = 0, ⎪rotB = j ⎨ ⎨ c ⎩divE = 4πρ ⎪ ⎩divB = 0 Tāpēc šos laukus var aplūkot neatkarīgi vienu no otra. Citādi tas ir ar laukiem, kuru vektori E un B ir atkarīgi no laika - magnētiskais lauks var ietekmēt elektrisko lauku, īpaši vadošās vidēs, kurās turklāt pastāv kustība (kosmosa ķermeņi, elektrodzinēji u.t.t.). Šis darbs ir nācis no http://datzb.intelctuals.net/ - LU FMF DatZB Darbu Arhīva 25/25 ©2002-2003 DatZB Team
Page 1 and 2: FIZIKAS eksāmena jautājumu atbild
Page 23: FIZIKAS eksāmena jautājumu atbild
Page 61: FIZIKAS eksāmena jautājumu atbild

FIZIKAS eksÄmena jautÄjumu atbildes - Fizmati

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?

FIZIKAS eksÄmena jautÄjumu atbildes - Fizmati