1. Электрический заряд (определение, обозначение, ед. измерения)
Электрический заряд – это физическая величина, характеризующая свойство частиц или тел вступать в электромагнитные силовые взаимодействия. Он определяет интенсивность электромагнитных взаимодействий.
Электрический заряд обычно обозначается буквами q или Q .
Единица измерения электрического заряда - Кл (кулон)
2. Закон сохранения электрического заряда (определение, формула)
Закон сохранения электрического заряда: в изолированной системе алгебраическая сумма зарядов всех тел остается постоянной:
q 1 + q 2 + q 3 + ... + q n = const
3. Закон Кулона (определение, формула)
Закон Кулона: Силы взаимодействия неподвижных зарядов прямо пропорциональны произведению модулей зарядов и обратно пропорциональны квадрату расстояния между ними:
Где k - коэффициент пропорциональности, равный
Тогда получаем:
4. Электрическое поле (определение)
Электрическое поле – это особая форма материи, которая существует независимо от нас и от наших знаний о нем, порождается электрическими зарядами и определяется по действию на электрические заряды.
Главное свойство электрического поля - действие на электрические заряды с некоторой силой.
5. Напряженность электрического поля (определение, обозначение, формула, ед. измерения)
Напряженностью электрического поля называют физическую величину, равную отношению силы, с которой поле действует на положительный пробный заряд, помещенный в данную точку пространства, к величине этого заряда.
Напряженность электрического поля – это векторная величина, численно равная силе, действующей на единичный положительный заряд, помещенный в данную точку поля, и направленная в сторону действия силы.
Напряженность обозначается буквой Е .
Единица напряженности электростатического поля в СИ - Н/Кл (ньютон на кулон)
1 Н/Кл = 1 В/м
6. Потенциал точки поля (определение, обозначение, формула, ед. измерения)
Потенциалом φ электрического поля - называют ф изическую величину, равную отношению потенциальной энергии электрического заряда в электростатическом поле к величине этого заряда .
Потенциал обозначается буквой φ.
Единица измерения потенциала - В (вольт)
7. Разность потенциалов (напряжение) (определение, обозначение, формула, ед. измерения)
Разность потенциалов φ 1 – φ 2 или напряжение между двумя точками поля численно равно работе сил поля по перемещению единичного заряда q между этими точками.
φ 1 – φ 2 = U = А / q
Разность потенциалов обозначается φ 1 – φ 2 , а напряжение обозначаетсяU .
Единица измерения разности потенциалов (напряжения) - В (вольт)
8. Конденсатор (определение). Энергия заряженного конденсатора (формула).
Система проводников, электроемкость которой не зависит от внешних условий и от расположения окружающих тел, получила название конденсатора , а проводники, составляющие конденсатор, называются обкладками .
Простейший конденсатор – плоский конденсатор – система из двух плоских проводящих пластин, расположенных параллельно друг другу на малом по сравнению с размерами пластин расстоянии и разделенных слоем диэлектрика .
Энергия заряженного конденсатора равна работе внешних сил, которую необходимо затратить, чтобы зарядить конденсатор.
9. Электрическая емкость (определение, обозначение, формула, ед. измерения)
8, Основные топологические понятия теории электрических цепей: граф электрической цепи, дерево графа, связи графа: определения. Топологическая формула. Способы получения независимых контуров.
Граф электрической цепи – условное изображение цепи, на котором ветви показаны линиями, узлы – точками.
Ветви графа не стоит путать с закоротками.
Идеальные источники тока на графе не учитываются.
Ветви и узлы на графе обычно нумеруются. Один из узлов выбирается в качестве базисного (базового). Он нумеруется арабской цифрой 0, остальные узлы – произвольно, начиная с 1 (хотя желательно, чтобы какое-то правило обхода узлов всё-таки было).
За базисный узел желательно брать самый “загруженный” узел, т. е. узел, в котором соединяется наибольшее количество ветвей. При одинаковом количестве ветвей в узлах за базовый лучше взять узел, в котором меньше всего идеальных источников тока. Эти рекомендации могут немного упростить расчёт цепи.
Иногда бывает полезным в качестве базисного выбирать узел, к которому подсоединён отрицательный вывод идеального источника ЭДС. В этом случае, если потенциал базисного узла принять равным нулю, то потенциал положительного полюса источника напряжения будет равен величине ЭДС источника.
Номера узлов обводят кружочком, чтобы не было путаницы в нумерации ветвей и узлов.
Ветви нумеруются произвольно, начиная с 1 (в этом случае также желательно иметь какой-нибудь порядок нумерации).
Дерево графа – часть графа, не имеющая ни одного контура и включающая в себя все узлы схемы. Как правило, оно изображается утолщёнными линиями для выделения ветвей дерева графа от остальных.
Для конкретной цепи с помощью различных комбинаций ветвей можно составить большое число деревьев графа.
Связи графа – ветви, не входящие в выбранное дерево графа. Если к дереву графа поочерёдно добавлять связи, то будут получаться независимые контуры, поэтому количество независимых контуров равно количеству связей .
Исходя из вышесказанного, можно составить правило для выбора независимых контуров (если он не очевиден):
изобразить дерево графа;
поочерёдно к дереву добавлять связи графа, получая при этом независимые контуры.
Количество ветвей у дерева графа равно n у – 1 , а связей (а значит, и независимых контуров)
n н.к = n в – (n у – 1) = n в – n у + 1 .
Эту формулу называют топологической формулой .
Задача анализа электрических цепей
Дана цепь со всеми своими элементами, параметры которых известны, т. е. заданы ЭДС идеальных источников напряжения, токи идеальных источников тока, сопротивления резисторов, также могут задаваться внутренние сопротивления источников.
Расчёт электрической цепи (задача анализа электрической цепи) заключается в определении токов во всех её ветвях.
Для анализа электрических цепей применяются различные законы и правила, а также разработаны разные способы и методы расчёта электрических цепей, позволяющие упростить решаемую задачу.
11,Правила выбора базового узла и независимых контуров. Расчёт цепи при наличии в ней ветви с нулевым сопротивлением, ветви с идеальным источником ЭДС. Методы решения получаемой системы линейных алгебраических уравнений (СЛАУ).
Если в цепи, состоящей из У узлов и Р рёбер, известны все характеристики звеньев (полные сопротивления R , величины источников ЭДС E и тока J ), то возможно вычислить токи I i во всех рёбрах и потенциалы φ i во всех узлах. Поскольку электрический потенциал определён с точностью до произвольного постоянного слагаемого, то потенциал в одном из узлов (назовём его базовым узлом) можно принять равным нулю, а потенциалы в остальных узлах определять относительно базового узла. Таким образом, при расчёте цепи имеем У +Р –1 неизвестных переменных: У –1 узловых потенциалов и Р токов в рёбрах.
Не все из указанных переменных независимы. Например, исходя из закона Ома для участка цепи, токи в звеньях полностью определяются потенциалами в узлах:
С другой стороны, токи в рёбрах однозначно определяют распределение потенциала в узлах относительно базового узла:
Таким образом, минимальное число независимых переменных в уравнениях цепи равно либо числу звеньев, либо числу узлов минус 1, в зависимости от того, какое из этих чисел меньше.
При расчёте цепей чаще всего используются уравнения, записываемые, исходя из законов Кирхгофа. Система состоит из У –1 уравнений по 1-му закону Кирхгофа (для всех узлов, кроме базового) и К уравнений по 2-му закону Кирхгофа для каждого независимого контура. Независимыми переменными в уравнениях Кирхгофа являются токи звеньев. Поскольку согласно формуле Эйлера для плоского графа число узлов, рёбер и независимых контуров связаны соотношением
то число уравнений Кирхгофа равно числу переменных, и система разрешима. Однако число уравнений в системе Кирхгофа избыточно. Одним из методов сокращения числа уравнений является метод узловых потенциалов. Переменными в системе уравнений являются У –1 узловых потенциалов. Уравнения записываются для всех узлов, кроме базового. Уравнения для контуров в системе отсутствуют.
Уравнение для потенциала в узлах
Рис. 1. Фрагмент цепи: узел с примыкающими звеньями
Рассмотрим фрагмент цепи, состоящий из узла и примыкающих к нему звеньев (рис. 1). Согласно 1-му закону Кирхгофа сумма токов в узле равна нулю.
Модельный потенциал для описания сильного взаимодействия между адронами. Энергия взаимодействия между адронами, выраженная через потенциал Юкавы, выглядит где g константа, задающая интенсивность ядерного взаимодействия, k постоянная с… … Википедия
Потенциал (от лат. potentia сила), в широком смысле средства, запасы, источники, имеющиеся в наличии и могущие быть мобилизованы, приведены в действие, использованы для достижения определённой цели, осуществления плана, решения какой либо задачи; …
- (потенциальная функция) (от лат. potentia сила), хар ка векторных полей, к к рым относятся мн. силовые поля (эл. магн., гравитационное), а также поле скоростей в жидкости и т. п. Если П. векторного поля а(r) скалярная ф ция j(r), такая, что… … Физическая энциклопедия
потенциал - 1. В физике величина, характеризующая в данной точке силовое поле электрическое, магнитное, гравитационное и пр. Соответственно различаются потенциал электрический, магнитный и пр. 2. Совокупность наличных средств, возможностей в некоей области,… … Большая психологическая энциклопедия
Содержание 1 Биология 2 Математика 3 Физика и химия 4 Лингвистика … Википедия
У этого термина существуют и другие значения, см. Потенциал … Википедия
I Потенциал (от лат. potentia сила) в широком смысле средства, запасы, источники, имеющиеся в наличии и могущие быть мобилизованы, приведены в действие, использованы для достижения определённой цели, осуществления плана, решения какой… … Большая советская энциклопедия
Потенциальная функция, одна из характеристик векторного поля. Скалярный потенциал скалярная функция v(M).такая, что a=gradv(M).во всех точках области задания поля а (М).(иногда, напр, в физике, П. наз. величину, противоположную по знаку). Если… … Математическая энциклопедия
Потенциал - в широком смысле средства, запасы, источники, имеющиеся в наличии, а также средства, которые могут быть мобилизованы, приведены в действие, использованы для достижения определенной цели, решения какой либо задачи; возможности отдельного лица,… … Краткий словарь оперативно-тактических и общевоенных терминов
- (от лат. potentia сила) в физике понятие, характеризующее физ. силовые поля (электрич., магн., гравитац.) и вообще поля векторных физ величин (напр., поле скоростей в жидкости). П. представляет собой вспомогат. скалярную или векторную функцию, т … Большой энциклопедический политехнический словарь
Книги
- Статистическая физика сложных систем. От фракталов до скейлинг-поведения , С. Г. Абаимов. Многообразие происходящих в природе явлений, на первый взгляд, не подчиняется каким-то унифицированным принципам, и каждое явление требует введения своих законовописания поведения. Однако…
- Статистическая физика сложных систем. От фракталов до скейлинг-поведения. Выпуск № 57 , Абаимов С.Г.. Многообразие происходящих в природе явлений, на первый взгляд, не подчиняется каким-то унифицированным принципам, и каждое явление требует введения своих законовописания поведения. Однако…