Werk in de definitie van mechanica. Mechanisch werk

Mechanisch werk- dit is een fysieke grootheid - een scalaire kwantitatieve maatstaf voor de werking van een kracht (resulterende krachten) op een lichaam of krachten op een systeem van lichamen. Hangt af van de numerieke grootte en richting van de kracht(en) en van de beweging van het lichaam (systeem van lichamen).

Gebruikte notaties

De baan wordt meestal aangeduid met de letter A(uit het Duits. A ja- werk, arbeid) of brief W(van Engels w ork- werk, arbeid).

Definitie

Krachtarbeid uitgeoefend op een materieel punt

De totale arbeid van het verplaatsen van één materieel punt, uitgevoerd door verschillende krachten die op dit punt worden uitgeoefend, wordt gedefinieerd als de arbeid van de resultante van deze krachten (hun vectorsom). Daarom zullen we het verder hebben over één kracht die op een materieel punt wordt uitgeoefend.

Bij rechte beweging materieel punt en de constante waarde van de kracht die erop wordt uitgeoefend, is de arbeid (van deze kracht) gelijk aan het product van de projectie van de krachtvector op de bewegingsrichting en de lengte van de verplaatsingsvector gemaakt door het punt:

EEN = F s s = F s c O s (F, s) = F → ⋅ s → (\ Displaystyle A = F_ (s) s = Fs \ \ mathrm (cos) (F, s) = (\ vec (F)) \ cdot(\vec(s))) EEN = ∫ F → ⋅ ds → . (\displaystyle A=\int (\vec (F))\cdot (\vec (ds)).)

(impliceert sommatie langs een curve, die de limiet is van een onderbroken lijn die bestaat uit opeenvolgende bewegingen d s → , (\displaystyle (\vec (ds)),) als we ze eerst als eindig beschouwen, en dan de lengte van elk op nul richten).

Als er een afhankelijkheid van de kracht van de coördinaten bestaat, wordt de integraal als volgt gedefinieerd:

EEN = ∫ r → 0 r → 1 F → (r →) ⋅ d r → (\displaystyle A=\int \limits _((\vec (r))_(0))^((\vec (r)) _(1))(\vec (F))\left((\vec (r))\right)\cdot (\vec (dr))),

Waar r → 0 (\displaystyle (\vec (r))_(0)) En r → 1 (\displaystyle (\vec (r))_(1))- straalvectoren van respectievelijk de begin- en eindpositie van het lichaam.

• Gevolg. Als de richting van de uitgeoefende kracht loodrecht staat op de verplaatsing van het lichaam of de verplaatsing nul is, dan is de arbeid (van deze kracht) nul.

Krachtenarbeid toegepast op een systeem van materiële punten

Het werk van krachten om een ​​systeem van materiële punten te verplaatsen wordt gedefinieerd als de som van het werk van deze krachten om elk punt te verplaatsen (het werk dat op elk punt van het systeem wordt gedaan, wordt samengevat in het werk van deze krachten op het systeem).

Zelfs als het lichaam geen systeem van afzonderlijke punten is, kan het (mentaal) worden verdeeld in vele oneindig kleine elementen (stukjes), die elk als een materieel punt kunnen worden beschouwd, en kan het werk worden berekend in overeenstemming met de bovenstaande definitie. In dit geval wordt de discrete som vervangen door een integraal.

• Deze definities kunnen zowel worden gebruikt om de arbeid te berekenen die door een bepaalde kracht of klasse van krachten wordt verricht, als om te berekenen volledig werk uitgevoerd door alle krachten die op het systeem inwerken.

Kinetische energie

E k = 1 2 m v 2 . (\displaystyle E_(k)=(\frac (1)(2))mv^(2.)

Voor complexe objecten die uit veel deeltjes bestaan, is de kinetische energie van het lichaam gelijk aan de som van de kinetische energieën van de deeltjes.

Potentiële energie

Werk in de thermodynamica

In de thermodynamica wordt de arbeid die een gas tijdens expansie verricht, berekend als de integraal van de druk ten opzichte van het volume:

EEN 1 → 2 = ∫ V 1 V 2 P d V . (\displaystyle A_(1\rightarrow 2)=\int \limits _(V_(1))^(V_(2))PdV.)

De arbeid die aan het gas wordt verricht, valt in absolute waarde samen met deze uitdrukking, maar heeft een tegengesteld teken.

• Een natuurlijke generalisatie van deze formule is niet alleen van toepassing op processen waarbij druk een enkelwaardige functie van het volume is, maar ook op elk proces (weergegeven door elke curve in het vlak PV), in het bijzonder voor cyclische processen.
• In principe is de formule niet alleen van toepassing op gas, maar ook op alles dat druk kan uitoefenen (het is alleen nodig dat de druk in het vat overal hetzelfde is, wat impliciet in de formule ligt).

Deze formule houdt rechtstreeks verband met mechanisch werk. Laten we inderdaad proberen de mechanische arbeid tijdens de expansie van het vat te schrijven, rekening houdend met het feit dat de gasdrukkracht loodrecht op elk elementair gebied zal worden gericht, gelijk aan het product van de druk P Naar het plein dS platforms, en vervolgens het werk dat het gas doet om te verdringen H een dergelijke elementaire site zal zijn

d EEN = P d S h . (\displaystyle dA=PdSh.)

Het is duidelijk dat dit het product is van de druk en de toename van het volume nabij een bepaald elementair gebied. En alles samenvattend dS, krijgen we het eindresultaat, waarbij er een volledige volumetoename zal zijn, zoals in hoofdformule sectie.

Krachtenarbeid in de theoretische mechanica

Laten we de constructie van de definitie van energie als een Riemannse integraal eens wat gedetailleerder bekijken dan hierboven werd gedaan.

Laat het materiaal wijzen M (\ Displaystyle M) beweegt langs een continu differentieerbare curve G = ( r = r (s) ) (\displaystyle G=\(r=r(s)\)), waarbij s een variabele booglengte is, 0 ≤ s ≤ S (\displaystyle 0\leq s\leq S), en er wordt op ingewerkt door een kracht die tangentieel is gericht op het traject in de bewegingsrichting (als de kracht niet tangentieel is gericht, bedoelen we F (s) (\ Displaystyle F (s)) projectie van de kracht op de positieve raaklijn van de curve, waardoor dit geval wordt teruggebracht tot het geval dat hieronder wordt besproken). Grootte F (ξ ik) △ s ik , △ s ik = s ik - s ik - 1 , ik = 1 , 2 , . . . , ik τ (\displaystyle F(\xi _(i))\driehoek s_(i),\driehoek s_(i)=s_(i)-s_(i-1),i=1,2,... ,i_(\tau )), genaamd basiswerk kracht F (\ Displaystyle F) op de locatie en wordt genomen als een geschatte waarde van het werk dat door de troepenmacht wordt geproduceerd F (\ Displaystyle F), inwerkend op een materieel punt wanneer dit laatste de curve passeert G ik (\ Displaystyle G_ (i)). De som van alle elementaire werken is de integrale Riemann-som van de functie F (s) (\ Displaystyle F (s)).

In overeenstemming met de definitie van de Riemann-integraal kunnen we werk definiëren:

De grens waarheen het bedrag neigt ∑ ik = 1 ik τ F (ξ ik) △ s ik (\displaystyle \sum _(i=1)^(i_(\tau))F(\xi _(i))\driehoek s_(i)) alle basiswerk, als het kleine dingen zijn | τ | (\displaystyle |\tau |) partities τ (\ displaystyle \ tau) neigt naar nul, wordt de krachtarbeid genoemd F (\ Displaystyle F) langs de bocht G (\ Displaystyle G).

Dus als we dit werk met de letter aanduiden W (\ Displaystyle W) dan, op grond van deze definitie,

W = lim | τ | → 0 ∑ ik = 1 ik τ F (ξ ik) △ s ik (\displaystyle W=\lim _(|\tau |\rightarrow 0)\sum _(i=1)^(i_(\tau))F( \xi _(i))\driehoek s_(i)),

vandaar,

W = ∫ 0 s F (s) d s (\displaystyle W=\int \limits _(0)^(s)F(s)ds) (1).

Als de positie van een punt op het traject van zijn beweging wordt beschreven met behulp van een andere parameter t (\displaystyle t)(bijvoorbeeld tijd) en of de afgelegde afstand s = s (t) (\displaystyle s=s(t)), een ≤ t ≤ b (\displaystyle a\leq t\leq b) een continu differentieerbare functie is, dan verkrijgen we uit formule (1).

W = ∫ een b F [ s (t) ] s ′ (t) d t . (\displaystyle W=\int \limieten _(a)^(b)Fs"(t)dt.)

Afmeting en eenheden

De maateenheid voor werk in

Iedereen weet. Zelfs kinderen werken kleuterschool- kinderen. Het algemeen aanvaarde, alledaagse idee is echter verre van hetzelfde als het concept van mechanisch werk in de natuurkunde. Een man staat bijvoorbeeld met een tas in zijn handen. In de gebruikelijke zin werkt het door een last vast te houden. Vanuit natuurkundig oogpunt doet het echter niets dergelijks. Wat is er aan de hand?

Omdat dergelijke vragen rijzen, is het tijd om de definitie te onthouden. Wanneer een kracht op een voorwerp wordt uitgeoefend en het lichaam onder zijn actie beweegt, wordt mechanisch werk verricht. Deze waarde is evenredig met het pad dat het lichaam aflegt en de uitgeoefende kracht. Er is ook een extra afhankelijkheid van de richting van krachtuitoefening en de bewegingsrichting van het lichaam.

Zo introduceerden we een concept als mechanisch werk. De natuurkunde definieert het als het product van de grootte van kracht en verplaatsing, vermenigvuldigd met de waarde van de cosinus van de hoek, die in het meest algemene geval tussen hen bestaat. Als voorbeeld kunnen we verschillende gevallen beschouwen die ons in staat zullen stellen beter te begrijpen wat hiermee wordt bedoeld.

Wanneer worden mechanische werkzaamheden niet uitgevoerd? De vrachtwagen staat daar, we duwen hem, maar hij beweegt niet. Er wordt kracht uitgeoefend, maar er is geen beweging. Het verrichte werk is nul. Hier is nog een voorbeeld: een moeder draagt ​​een kind in een kinderwagen, in dit geval wordt er gewerkt, wordt er kracht uitgeoefend, beweegt de kinderwagen. Het verschil in de twee beschreven gevallen is de aanwezigheid van beweging. En dienovereenkomstig wordt het werk gedaan (bijvoorbeeld met een kinderwagen) of niet gedaan (bijvoorbeeld met een vrachtwagen).

Een ander geval: een jongen op een fiets heeft gas gegeven en rolt rustig over het pad, zonder aan de pedalen te draaien. Het werk wordt gedaan? Nee, hoewel er beweging is, wordt er geen kracht uitgeoefend, de beweging wordt uitgevoerd door traagheid.

Een ander voorbeeld is een paard dat een kar trekt, met daarop een chauffeur. Werkt het? Er is beweging, er wordt kracht uitgeoefend (het gewicht van de bestuurder werkt op de kar), maar de arbeid wordt niet verricht. De hoek tussen de bewegingsrichting en de richting van de kracht is 90 graden, en de cosinus van een hoek van 90° is nul.

De bovenstaande voorbeelden maken duidelijk dat mechanisch werk niet simpelweg het product is van twee grootheden. Er moet ook rekening worden gehouden met de manier waarop deze hoeveelheden worden gestuurd. Als de bewegingsrichting en de werkingsrichting van de kracht samenvallen, zal het resultaat positief zijn, als de bewegingsrichting tegengesteld is aan de richting van toepassing van de kracht, dan zal het resultaat negatief zijn (bijvoorbeeld de verrichte arbeid door de wrijvingskracht bij het verplaatsen van een last).

Bovendien moet er rekening mee worden gehouden dat de kracht die op het lichaam inwerkt het resultaat kan zijn van meerdere krachten. Als dit zo is, dan is de arbeid die wordt verricht door alle krachten die op het lichaam worden uitgeoefend gelijk aan de arbeid die door de resulterende kracht wordt verricht. Arbeid wordt gemeten in joule. Eén joule is gelijk aan de arbeid die wordt verricht door een kracht van één Newton bij het verplaatsen van een lichaam over één meter.

Uit de beschouwde voorbeelden kan een uiterst interessante conclusie worden getrokken. Toen we naar de chauffeur op de kar keken, stelden we vast dat hij geen werk deed. Er wordt gewerkt in het horizontale vlak, omdat daar de beweging plaatsvindt. Maar de situatie verandert een beetje als we naar een voetganger kijken.

Bij het lopen blijft het zwaartepunt van een persoon niet stationair, hij beweegt zich in een verticaal vlak en werkt daarom. En omdat de beweging tegengesteld is, zal het werk tegen de richting van de actie in plaatsvinden, ook al is de beweging klein, maar tijdens lang lopen zal het lichaam extra arbeid moeten verrichten. Een goede manier van lopen vermindert dus dit extra werk en vermindert vermoeidheid.

Na het analyseren van verschillende eenvoudige levenssituaties, gekozen als voorbeeld, en gebruikmakend van de kennis van wat mechanisch werk is, hebben we de belangrijkste situaties van de manifestatie ervan onderzocht, evenals wanneer en wat voor soort werk wordt uitgevoerd. We hebben vastgesteld dat het concept van werk in het dagelijks leven en in de natuurkunde een ander karakter heeft. En door toepassing van natuurwetten stelden ze vast dat een onjuiste manier van lopen extra vermoeidheid veroorzaakt.

In onze dagelijkse ervaring komt het woord ‘werk’ heel vaak voor. Maar men moet onderscheid maken tussen fysiologisch werk en werk vanuit het standpunt van de natuurkunde. Als je thuiskomt uit de les, zeg je: “Oh, ik ben zo moe!” Dit is fysiologisch werk. Of bijvoorbeeld het werk van een team in volksverhaal"Raap".

Figuur 1. Werk in de alledaagse zin van het woord

We zullen hier praten over werk vanuit het oogpunt van de natuurkunde.

Er wordt mechanisch werk verricht als een lichaam beweegt onder invloed van een kracht. Het werk is aangegeven Latijnse brief A. Een striktere definitie van werk klinkt als volgt.

De arbeid van een kracht is een fysieke grootheid die gelijk is aan het product van de grootte van de kracht en de afstand die het lichaam in de richting van de kracht aflegt.

Figuur 2. Werk is een fysieke grootheid

De formule is geldig wanneer een constante kracht op het lichaam inwerkt.

In het internationale systeem van SI-eenheden wordt arbeid gemeten in joule.

Dit betekent dat als een lichaam onder invloed van een kracht van 1 Newton 1 meter beweegt, er door deze kracht 1 joule arbeid wordt verricht.

De werkeenheid is vernoemd naar de Engelse wetenschapper James Prescott Joule.

Afb. 3. James Prescott Joule (1818 - 1889)

Uit de formule voor het berekenen van werk volgt dat er drie mogelijke gevallen zijn waarin werk gelijk is aan nul.

Het eerste geval is wanneer een kracht op een lichaam inwerkt, maar het lichaam beweegt niet. Op een woning valt bijvoorbeeld enorme kracht zwaartekracht. Maar ze doet geen werk omdat het huis stilstaat.

Het tweede geval is wanneer het lichaam beweegt door traagheid, dat wil zeggen dat er geen krachten op inwerken. Bijvoorbeeld, ruimteschip beweegt zich in de intergalactische ruimte.

Het derde geval is wanneer een kracht loodrecht op de bewegingsrichting van het lichaam op het lichaam inwerkt. In dit geval is er, hoewel het lichaam beweegt en er een kracht op inwerkt, geen beweging van het lichaam in de richting van de kracht.

Figuur 4. Drie gevallen waarin de arbeid nul is

Er moet ook gezegd worden dat de arbeid van een kracht negatief kan zijn. Dit gebeurt als het lichaam beweegt tegen de richting van de kracht. Wanneer bijvoorbeeld kraan met behulp van een kabel tilt hij een last boven de grond, het werk van de zwaartekracht is negatief (en het werk van de elastische kracht van de kabel naar boven gericht is daarentegen positief).

Stel, bij het uitvoeren bouwwerkzaamheden de put moet worden gevuld met zand. Het zou een paar minuten duren voordat een graafmachine dit zou doen, maar een arbeider met een schep zou meerdere uren moeten werken. Maar zowel de graafmachine als de arbeider zouden het voltooid hebben dezelfde baan.

Fig. 5. Hetzelfde werk kan op verschillende tijdstippen worden voltooid

Om de snelheid van het werk in de natuurkunde te karakteriseren, wordt een grootheid gebruikt die kracht wordt genoemd.

Macht is een fysieke grootheid die gelijk is aan de verhouding tussen het werk en de tijd dat het wordt verricht.

Macht wordt aangegeven met een Latijnse letter N.

De SI-eenheid van vermogen is watt.

Eén watt is het vermogen waarmee één joule in één seconde wordt verricht.

De krachtbron is vernoemd naar de Engelse wetenschapper, uitvinder van de stoommachine, James Watt.

Afb. 6. James Watt (1736 - 1819)

Laten we de formule voor het berekenen van werk combineren met de formule voor het berekenen van vermogen.

Laten we nu niet vergeten dat de verhouding van het pad dat door het lichaam wordt afgelegd, is S, tegen de tijd van beweging T vertegenwoordigt de bewegingssnelheid van het lichaam v.

Dus, kracht is gelijk aan het product van de numerieke waarde van de kracht en de snelheid van het lichaam in de richting van de kracht.

Deze formule is handig om te gebruiken bij het oplossen van problemen waarbij een kracht inwerkt op een lichaam dat met een bekende snelheid beweegt.

Bibliografie

1. Loekasjik VI, Ivanova E.V. Verzameling van problemen in de natuurkunde voor de groepen 7-9 van instellingen voor algemeen onderwijs. - 17e druk. - M.: Onderwijs, 2004.
2. Peryshkin AV Natuurkunde. Groep 7 - 14e druk, stereotype. - M.: Trap, 2010.
3. Peryshkin AV Verzameling van problemen in de natuurkunde, groep 7-9: 5e editie, stereotype. - M: Uitgeverij “Examen”, 2010.

1. Internetportaal Physics.ru ().
2. Internetportaal Festival.1september.ru ().
3. Internetportaal Fizportal.ru ().
4. Internetportaal Elkin52.narod.ru ().

Huiswerk

1. In welke gevallen is de arbeid gelijk aan nul?
2. Hoe wordt de arbeid verricht langs het pad dat in de richting van de kracht wordt afgelegd? In tegengestelde richting?
3. Hoeveel arbeid wordt verricht door de wrijvingskracht die op de steen inwerkt wanneer deze 0,4 m beweegt? De wrijvingskracht bedraagt ​​5 N.

Op basis van het concept worden de energiekarakteristieken van beweging geïntroduceerd mechanisch werk of krachtwerk. Met andere woorden: arbeid is een maatstaf voor de impact van geweld.

Definitie 1

Arbeid A uitgevoerd door een constante kracht F → is fysiek scalaire kwantiteit, gelijk aan het product van de kracht- en verplaatsingsmodules vermenigvuldigd met de cosinus van de hoek α tussen krachtvectoren F → en verplaatsing s →.

Deze definitie wordt besproken in Figuur 1.

De werkformule is geschreven als,

EEN = Fs cos α .

Werk is een scalaire grootheid. De SI-werkeenheid is Joule (J).

Een joule is gelijk aan de arbeid die een kracht van 1 N levert om 1 m in de richting van de kracht te bewegen.

Figuur 1. Krachtarbeid F →: A = F s cos α = F s s

Bij het projecteren van F s → kracht F → op de bewegingsrichting s → blijft de kracht niet constant, en de berekening van de arbeid voor kleine bewegingen Δ s i wordt samengevat en geproduceerd volgens de formule:

EEN = ∑ ∆ EEN ik = ∑ F s ik ∆ s ik .

Deze hoeveelheid werk wordt berekend vanaf de limiet (Δ s i → 0) en gaat vervolgens naar de integraal.

De grafische weergave van het werk wordt bepaald op basis van het gebied van de kromlijnige figuur die zich onder de grafiek Fs (x) van figuur 2 bevindt.

Figuur 2. Grafische definitie van werk Δ A i = F s i Δ s i .

Een voorbeeld van een kracht die afhangt van de coördinaat is de elastische kracht van een veer, die voldoet aan de wet van Hooke. Om een ​​veer uit te rekken, is het noodzakelijk een kracht F → uit te oefenen, waarvan de modulus evenredig is met de rek van de veer. Dit is te zien in figuur 3.

Figuur 3. Uitgerekte veer. De richting van de externe kracht F → valt samen met de bewegingsrichting s →. F s = k x, waarbij k de veerstijfheid aangeeft.

F → y p = - F →

De afhankelijkheid van de externe krachtmodulus van de x-coördinaten kan met een rechte lijn worden uitgezet.

Figuur 4. Afhankelijkheid van de externe krachtmodulus van de coördinaat wanneer de veer wordt uitgerekt.

Uit de bovenstaande figuur is het mogelijk om de arbeid te vinden die is uitgevoerd op de externe kracht van het rechter vrije uiteinde van de veer, met behulp van het gebied van de driehoek. De formule zal de vorm aannemen

Deze formule is van toepassing om de arbeid uit te drukken die wordt verricht door een externe kracht bij het samendrukken van een veer. Beide gevallen laten zien dat de elastische kracht F → y p gelijk is aan de arbeid van de externe kracht F → , maar met het tegengestelde teken.

Definitie 2

Als er meerdere krachten op een lichaam inwerken, dan zijn ze dat ook algemeen werk is gelijk aan de som van al het werk dat op het lichaam wordt verricht. Wanneer een lichaam translationeel beweegt, bewegen de punten waarop de krachten worden uitgeoefend gelijkmatig, dat wil zeggen dat de totale arbeid van alle krachten gelijk zal zijn aan de arbeid van de resultante van de uitgeoefende krachten.

Stroom

Definitie 3

Stroom wordt de arbeid genoemd die een kracht per tijdseenheid verricht.

Het registreren van de fysieke hoeveelheid kracht, aangeduid met N, neemt de vorm aan van de verhouding tussen arbeid A en de tijdsperiode t van de verrichte arbeid, dat wil zeggen:

Definitie 4

Het CI-systeem gebruikt watt (W t) als eenheid voor vermogen. 1 Watt is het vermogen dat 1 J arbeid levert in 1 seconde.

Naast Watt zijn er ook niet-systeemeenheden voor vermogensmeting. Bijvoorbeeld, 1 pk ongeveer gelijk aan 745 Watt.

Als u een fout in de tekst opmerkt, markeer deze dan en druk op Ctrl+Enter

Bijna iedereen zal zonder aarzeling antwoorden: in de tweede. En ze zullen ongelijk hebben. Het tegenovergestelde is waar. In de natuurkunde wordt mechanische arbeid beschreven met de volgende definities: Mechanisch werk wordt uitgevoerd wanneer een kracht op een lichaam inwerkt en het beweegt. Mechanisch werk is recht evenredig met de uitgeoefende kracht en de afgelegde afstand.

Mechanische werkformule

Mechanisch werk wordt bepaald door de formule:

waarbij A werk is, F kracht, s de afgelegde afstand.

POTENTIEEL(potentiële functie), een concept dat een brede klasse van fysieke krachtvelden (elektrisch, zwaartekracht, enz.) en velden in het algemeen karakteriseert fysieke hoeveelheden, weergegeven door vectoren (vloeistofsnelheidsveld, enz.). In het algemene geval is de vectorveldpotentiaal a( X,j,z) is zo'n scalaire functie u(X,j,z) dat a=grad

35. Geleiders in een elektrisch veld. Elektrisch vermogen.Geleiders in een elektrisch veld. Geleiders zijn stoffen die worden gekenmerkt door de aanwezigheid daarin van een groot aantal vrije ladingsdragers die kunnen bewegen onder invloed van een elektrisch veld. Geleiders omvatten metalen, elektrolyten en steenkool. In metalen zijn de dragers van vrije ladingen de elektronen van de buitenste schillen van atomen, die, wanneer de atomen op elkaar inwerken, de verbindingen met “hun” atomen volledig verliezen en eigendom worden van de gehele geleider als geheel. Vrije elektronen nemen deel aan thermische beweging, net als gasmoleculen, en kunnen in elke richting door het metaal bewegen. Elektrisch vermogen- kenmerk van een geleider, een maatstaf voor zijn vermogen om elektrische lading te accumuleren. In theorie elektrische circuits capaciteit is de onderlinge capaciteit tussen twee geleiders; parameter van een capacitief element van een elektrisch circuit, gepresenteerd in de vorm van een netwerk met twee terminals. Een dergelijke capaciteit wordt gedefinieerd als de verhouding tussen de grootte van de elektrische lading en het potentiaalverschil tussen deze geleiders

36. Capaciteit van een condensator met parallelle platen.

Capaciteit van een parallelle plaatcondensator.

Dat. De capaciteit van een platte condensator hangt alleen af ​​van de grootte, vorm en diëlektrische constante. Om een ​​condensator met hoge capaciteit te creëren, is het noodzakelijk om het oppervlak van de platen te vergroten en de dikte van de diëlektrische laag te verkleinen.

37. Magnetische interactie van stromen in een vacuüm. De wet van Ampère.De wet van Ampère. In 1820 stelde Ampere (Franse wetenschapper (1775-1836)) experimenteel een wet vast waarmee men kan berekenen kracht die inwerkt op een geleiderelement met een lengte dat stroom voert.

waar is de vector van magnetische inductie, is de vector van het element van de lengte van de geleider getrokken in de richting van de stroom.

Krachtmodulus, waarbij de hoek is tussen de richting van de stroom in de geleider en de richting van de magnetische veldinductie. Voor een rechte geleider met een lengte die stroom voert in een uniform veld

De richting van de werkende kracht kan worden bepaald met behulp van linkerhand regels:

Als de palm van de linkerhand zo is geplaatst dat de normale (naar de huidige) component magnetisch veld de handpalm binnengegaan, en de vier uitgestrekte vingers zijn langs de stroming gericht, dan zal de duim de richting aangeven waarin de Ampere-kracht werkt.

38. Magnetische veldsterkte. Biot-Savart-Laplace-wetMagnetische veldsterkte(standaard aanduiding N ) - vector fysieke hoeveelheid, gelijk aan het verschil van de vector magnetische inductie B En magnetisatie vector J .

IN Internationaal Stelsel van Eenheden (SI): Waar- magnetische constante.

BSL-wet. De wet die het magnetische veld van een individueel stroomelement bepaalt

39. Toepassingen van de Bio-Savart-Laplace-wet. Voor gelijkstroomveld

Voor een cirkelvormige draai.

En voor de solenoïde

40. Inductie van magnetische velden Een magnetisch veld wordt gekenmerkt door een vectorgrootheid, die magnetische veldinductie wordt genoemd (een vectorgrootheid die een kracht is die karakteristiek is voor het magnetische veld op een bepaald punt in de ruimte). MI. (B) dit is geen kracht die op de geleiders inwerkt, het is een grootheid die via deze kracht wordt gevonden met behulp van de volgende formule: B=F / (I*l) (Verbaal: MI vectormodule. (B) is gelijk aan de verhouding van de krachtmodulus F, waarmee het magnetische veld inwerkt op een stroomvoerende geleider die loodrecht op de magnetische lijnen staat, tot de stroomsterkte in de geleider I en de lengte van de geleider l. Magnetische inductie is alleen afhankelijk van het magnetische veld. In dit opzicht kan inductie worden beschouwd als een kwantitatief kenmerk van een magnetisch veld. Het bepaalt met welke kracht (Lorentzkracht) het magnetische veld inwerkt op een lading die met snelheid beweegt. MI wordt gemeten in Tesla (1 Tesla). In dit geval is 1T=1 N/(A*m). MI heeft een richting. Grafisch kan het in de vorm van lijnen worden geschetst. In een uniform magnetisch veld zijn de MI-lijnen evenwijdig en zal de MI-vector op alle punten op dezelfde manier gericht zijn. In het geval van een niet-uniform magnetisch veld, bijvoorbeeld een veld rond een stroomvoerende geleider, zal de magnetische inductievector op elk punt in de ruimte rond de geleider veranderen, en raaklijnen aan deze vector zullen concentrische cirkels rond de geleider creëren. .

41. Beweging van een deeltje in een magnetisch veld. Lorentz-kracht. a) - Als een deeltje in een gebied met een uniform magnetisch veld vliegt, en de vector V staat loodrecht op vector B, dan beweegt het in een cirkel met straal R=mV/qB, aangezien de Lorentzkracht Fl=mV^2 /R speelt de rol van een middelpuntzoekende kracht. De omwentelingsperiode is gelijk aan T=2piR/V=2pim/qB en is niet afhankelijk van de deeltjessnelheid (dit geldt alleen voor V<<скорости света) - Если угол между векторами V и B не равен 0 и 90 градусов, то частица в однородном магнитном поле движется по винтовой линии. - Если вектор V параллелен B, то частица движется по прямой линии (Fл=0). б) Силу, действующую со стороны магнитного поля на движущиеся в нем заряды, называют силой Лоренца.

De magnetische kracht wordt bepaald door de relatie: Fl = q·V·B·sina (q is de grootte van de bewegende lading; V is de snelheidsmodulus; B is de modulus van de magnetische veldinductievector; alfa is de hoek tussen vector V en vector B) De Lorentzkracht staat loodrecht op de snelheid en verricht daarom geen werk, verandert de modulus van de laadsnelheid en zijn kinetische energie niet. Maar de richting van de snelheid verandert voortdurend. De Lorentzkracht staat loodrecht op de vectoren B en v, en de richting ervan wordt bepaald met behulp van dezelfde linkerhandregel als de richting van de Ampèrekracht: als de linkerhand zo is gepositioneerd dat de component van magnetische inductie B, loodrecht op de snelheid van de lading, komt in de handpalm en de vier vingers zijn gericht langs de beweging van de positieve lading (tegen de beweging van de negatieve in), dan zal de duim 90 graden gebogen de richting aangeven van de Lorentz-kracht F l die erop inwerkt de lading.