![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Основные
Характеристики объективов Фокусное расстояние (и возможность его изменения) — расстояние от его оптического центра до плоскости сенсора (пленки) при условии, что объектив наведен на бесконечность. Измеряется в миллиметрах; Кратность зум-объектива с переменным фокусным расстоянием — отношение максимального фокусного расстояния к минимальному; Угол поля зрения объектива; Светосила; Максимальное относительное отверстие (иногда неправильно называемое светосилой); Уровень и характер оптических искажений (аберраций); Разрешающая способность; Тип байонета или диаметр резьбы для крепления к камере — для сменных фотографических или киносъемочных объективов; Коэффициент анаморфирования (анаморфозы) — для анаморфотных объективов Разрешающая способность объектива часто оценивается максимальным числом черных полосок (штрихов) на белом фоне (или наоборот), различимых на одном миллиметре изображения. Разрешающая способность объектива пропорциональна диаметру объектива и обратно пропорциональна длине световой волны. Разрешающая способность объективов фотоаппаратов равна 30 4 - 500 строк.
| 14. Понятие о голографии. Голография– особый способ записи информации. В 1948 г. английский физик Денис Габор высказал идею принципиально нового метода получения объемных изображений объектов. Он предложил регистрировать с помощью фотопластинки не только амплитуды и интенсивности, как с помощью обычной фотографии, но и фазы рассеянных объектом волн, воспользовавшись для этого явлением интерференции волн. Это позволяет избавиться от потери информации при фиксировании оптических изображений. Однако, практическое применение этот способ нашел только после изобретения лазеров – источников света высокой степени когерентности. В 1963 г. были получены первые лазерные голограммы. Советский ученый Ю.Н. Денисюк в 1962 г. предложил оригинальный способ фиксирования голограмм на толстослойной эмульсии. Этот метод дает цветное изображение, и восстанавливается оно обычным белым светом. Голограммы обладают следующими особенностями, отличающими их от фотографий: Голограмма дает объемное изображение.Голограмму можно разбить, и каждый осколок даст изображение. Хотя голографию изобрели в 1949 г., она получила широкое распространение лишь с начала шестидесятых годов, после изобретения лазера. В настоящее время голография представляет собой одно из главных направлений в оптических исследованиях. Ведутся разработки по применению голографии в медицине. | 15. Поляризация света. Естественный и поляризованный свет. Степень поляризации. Закон Малюса.
Закон Малюса — физический закон, выражающий зависимость интенсивности линейно-поляризованного светапосле его прохождения через поляризатор от угла ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() | ||||||
16. Поляризация света при отражении и преломлении на границе раздела двух диэлектриков. Закон Брюстера. Двойное лучепреломление.
Наиболее просто поляризационный свет можно получить из естественного света при отражении световой волны от границы раздела двух диэлектриков.
Если естественный свет падает на границу раздела двух диэлектриков (например, воздух-стекло), то часть его отражается, а часть преломляется и распространяется во второй среде.
Закон Брюстера:
При угле падения, равном углу Брюстера іБр: 1. отраженный от границы раздела двух диэлектриков луч будет полностью поляризован в плоскости, перпендикулярной плоскости падения; 2. степень поляризации преломленного луча достигает максимального значения меньшего единицы; 3. преломленный луч будет поляризован частично в плоскости падения; 4. угол между отраженным и преломленным лучами будет равен 90°; 4. тангенс угла Брюстера равен относительному показателю преломления
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() | 17. Поляризационные призмы и поляроиды. Интерференция поляризованных лучей Поляризационными приборами называются приборы, с помощью которых из естественного света можно, получить плоско поляризованный свет. В основе работы поляризационных приборов лежит явление двойного лучепреломления. Поляризационные прибора делятся на призмы и поляроиды. Призмы делятся на поляризационные призмы (дающие один плоско поляризованный луч) и двоякопреломляющие призмы (два поляризованных луча во взаимно перпендикулярных плоскостях). Поляризационные призмы используют принцип полного внутреннего отражения обычного луча. Полное внутренне отражение наблюдается при падении света на границу раздела оптически более плотной среды с оптически менее плотной средой. При углах падения больших критического iкр свет полностью отражается, не преломляясь. Интенсивность отраженного света в этом случае равна интенсивности падающего света. Интерференция поляризованных лучей - явление, возникающее при сложении когерентных поляризованных световых колебаний.И. п. л. исследовалась в классич. опытах О. Френеля и Д. Ф. Араго (1816). Наиб, контраст интерференц. картины наблюдается при сложении когерентных колебаний одного вида поляризации (линейных, круговых, эллиптич.) с совпадающими азимутами. Интерференция никогда не наблюдается, если волны поляризованы во взаимно перпендикулярных плоскостях. При сложении двух линейно поляризованных взаимно перпендикулярных колебаний в общем случае возникает эллиптически поляризованное колебание. | 18. Кристаллическая пластинка между двумя поляризаторами. Явления, имеющие место при внесении кристаллической пластинки между двумя поляризаторами, носят название хроматической поляризации. Просветление поля или появление интерференционной картины при внесении анизотропного вещества между скрещенными поляризаторами представляет собой очень чувствительный метод обнаружения и исследования двойного лучепреломления. Как уже отмечалось, если в системе, убрать поляризатор и направить па пластинку естественный свет, то интерференционной картины не будет. Если же на пластинку направить частично поляризованный свет, то через анализатор будет наблюдаться интерференционная картина, хотя и не такая контрастная, как при падении линейно поляризованного света. Таким образом, сочетание кристаллической пластинки и анализатора представляет собой устройство, позволяющее при появлении интерференционной картины обнаруживать частичную поляризацию в падающем свете. Такие устройства называются полярископами. | |||||||
19. Искусственная оптическая анизотропия. Эффект Керра.
Искусственная оптическая анизотропия в оптически изотропных телах вызывается их деформацией. При одностороннем сжатии (растяжении) кристалл становится оптически одноосным. Направление сжатия (растяжения) является оптической осью.
Искусственная оптическая анизотропия в оптически изотропных жидкостях вызывается наложением на них сильных электрических полей. Двойное лучепреломление в этом случае называется эффектом Керра. Действие электрического поля на жидкость заключается в преимущественном ориентировании полярных молекул диэлектриков
Ряд кристаллов, являющихся изотропными, в результате внешнего воздействия становятся оптически анизотропными. Искусственную анизотропию можно вызвать:
1. Механическим воздействием (сжатием или растяжением) кристаллов кубической симметрии, стекол к других аморфных тел. Во всех случаях внешнего воздействий вещество приобретает свойства одноосного кристалла (то есть становится двулучепреломляющим), оптическая ось которого совпадает с направлением деформаций, электрического и магнитного поля.
![]() ![]() ![]() | 20. Вращение плоскости поляризации. Оптическая активность. Магнитное вращение плоскости поляризации. Эффект Фарадея.
Эффект Фарадея (продольный магнитооптический эффект Фарадея) — магнитооптический эффект, который заключается в том, что при распространении линейно поляризованного света через оптически неактивное вещество, находящееся в магнитном поле, наблюдается вращение плоскости поляризации света. Теоретически, эффект Фарадея может проявляться и в вакууме в магнитных полях порядка
1011—1012 Гс
Данный эффект был обнаружен М. Фарадеем в 1845 году.
Первоначальное объяснение эффекта Фарадея дал Д. Максвелл в своей работе «Избранные сочинения по теории электромагнитного поля», где он рассматривает вращательную природу магнетизма. Исследование, проведённое Д. К. Максвеллом, приводит к заключению, что единственное действие, которое вращение вихрей оказывает на свет, состоит в том, что плоскость поляризации начинает вращаться в том же направлении, что и вихри, на угол, пропорциональный:
· толщине вещества,
· составляющей магнитной силы, параллельной лучу,
· показателю преломления луча,
· обратно пропорциональный квадрату длины волны в воздухе,
· среднему радиусу магнитных вихрей,
· ёмкости магнитной индукции (магнитной проницаемости.
ОПТИЧЕСКАЯАКТИВНОСТЬ, способность в-ва- твердого, жидкого или газа-вращать плоскость поляризации проходящего через него света. Такие в-ва наз. оптически активными. Поворот происходит либо вправо (по часовой стрелке), либо влево (против часовой стрелки), если смотреть навстречу ходу лучей света.
Оптическая активность веществ, изменяющих вращение плоскости поляризации, зависит от двух факторов; строения кристаллической решетки вещества и строения молекулы вещества. В зависимости от этих факторов оптически активные вещества делят на два типа. Вещества, относящиеся к первому типу, проявляют оптическую активность только в кристаллическом состоянии, например кварц, хлорат натрия и др. Рентгенографическое исследование твердого кристаллического кварца показало, что это вещество встречается в двух модификациях - правовращающей и левовращающей. При переходе этих веществ в растворенное или расплавленное состояние оптическая активность исчезает. Ко второму типу относят вещества, проявляющие оптическую активность только в растворенном или газообразном состоянии. К ним относят глюкозу, винную кислоту, морфин и другие органические вещества.
Явление вращения плоскости поляризации заключается в повороте плоскости поляризации поляризованного света при прохождении через вещество. Вещества, обладающие таким свойством, называют оптически активными.
Вещества, поворачивающие плоскость колебаний по часовой стрелке (если смотреть навстречу лучу), называют правовращающими; а вещества, поворачивающие эту плоскость в противоположном направлении – левовращающими. Вращение обусловлено асимметричным строением молекул, не имеющих ни центра симметрии, ни плоскости симметрии.
Удельное вращение зависит от длины волны света ![]() | 21. Дисперсия света. Дисперсия вещества. Нормальная и аномальная дисперсии.
Разные материалы имеют разные коэффициенты преломления, но и в одном материале световые лучи разных цветов преломляются по-разному, известно достаточно давно. Это явление получило название дисперсии света. По закону Снеллиуса угол преломления луча после его попадания в прозрачную среду зависит от коэффициента преломления этой среды, соответственно дисперсия проявляет себя тем, что лучи разных цветов, обладая разными коэффициентами преломления в среде, преломляются под разными углами. В большинстве материалов, в частности в стекле, наблюдается нормальная дисперсия, при которой показатель преломления обратно пропорционален длине волны: чем короче волна, тем выше коэффициент преломления.
Именно этот принцип лежит в основе действия призмы. При попадании обычного «белого» света, например, солнечных лучей на призму луч начинает расщепляться сразу после пересечения границы воздуха со стеклом, поскольку фиолетовые лучи преломляются сильнее всего, а красные — слабее всего. В результате после пересечения светом второй границы стекла с воздухом белый луч оказывается расщепленным на составляющие его цветные лучи. В результате мы наблюдаем на экране или стене знакомую картину радужного спектра.
О радуге: она тоже возникает в результате дисперсии света на дождевых каплях. Попадая внутрь капли, солнечный луч преломляется, внутри капли происходит его дисперсия, затем разложенный на спектр луч отражается от задней полусферы капли, на обратном пути происходит его дальнейшая дисперсия, и, наконец, луч выходит обратно через переднюю поверхность капли, будучи разложенным на радужный спектр солнечного света. Именно поэтому мы и наблюдаем радугу лишь тогда, когда Солнце находится с одной стороны от нас, а дождь идет с другой стороны. Из-за дисперсии каждый цвет в отраженных лучах собирается под своим строго определенным углом, и это объясняет, почему радуга образует в небе дугу. Цвета в дождевой радуге разделены не очень четко, поскольку капли имеют разный диаметр, и на одних каплях дисперсия проявляется сильнее, на других — слабее. Воспринимаемая же нашим зрением радуга образуется совокупностью отраженных лучей от всех дождевых капель, пролетающих в момент наблюдения через зону отражения.
Итак, дисперсия света – это зависимость показателя преломления вещества от частоты световой волны
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() | |||||||
22. Электронная теория дисперсии света.
Явление дисперсии заключается в том, что показатель преломления зависит от длины волны.
![]() | 23. Поглощение света. Закон Бугера. БУГЕРА - ЛАМБЕРТА - БЕРА ЗАКОН - определяет ослабление пучка монохроматич. Света при его распространении через поглощающую среду, в частном случае - через раствор поглощающего вещества в непоглощающем растворителе. Поглощение света в веществе связано с преобразованием энергии электромагнитного поля волны в тепловую энергию вещества (или в энергию вторичного фотолюминесцентного излучения). Закон поглощения света (закон Бугера) имеет вид: I=I0 exp(-ax), Где I0, I -интенсивности света на входе (х=0) и выходе из слоя среды толщины х, a-коэффициент поглощения, он зависит от l. Для диэлектриков a=10-1: 10-5 м-1, для металлов a=105: 107 м-1, поэтому металлы непрозрачны для света. Зависимостью a(l) объясняется окрашенность поглощающих тел. Например, стекло, слабо поглощающее красный свет, при освещении белым светом будет казаться красным. | 24. Эффект Доплера для электромагнитных волн. Продольный и поперечный эффект Доплера. Эффе́ кт До́ плера — изменение частоты и, соответственно, длины волны излучения, воспринимаемое наблюдателем (приёмником), вследствие движения источника излучения и/или движения наблюдателя (приёмника). Эффект назван в честь австрийского физика К. Доплера. Продольный эффект Доплера используется для определения радиальной скорости звезд. Продольный эффект Доплера служит причиной смещения спектральных линий ионов, которые в результате воздействия электрического поля могут приобретать очень большие скорости направленного движения Продольный эффект Доплера используется при исследовании атомов, молекул, а также космических тел, так как по смещению частоты световых колебаний, которое проявляется в виде смещения или уширения спектральных линий, определяется характер движения излучающих частиц или излучающих тел. Продольный эффект Доплера является эффектом первого порядка. Поперечный эффект Доплера необъясним в классической нерелятивистской физике. Он представляет чисто релятивистский эффект, так как связан с замедлением хода времени в движущейся системе отсчета. Поперечный эффект Доплера наблюдается в том случае, когда относительная скорость движения источника и приемника направлена перпендикулярно прямой, проходящей через источник и приемник. Этот эффект второго порядка малости и в данной работе не изучается. Поперечный эффект Доплера относится к наблюдениям, произведенным под прямым углом к направлению перемещения источника света, которым обычно является атом. Поперечный эффект Доплера был экспериментально обнаружен в 1938 г. Айвсом и Стилвеллом. Существование поперечного эффекта Доплера было впервые обнаружено на опыте в 1938 г. И может считаться одним из экспериментальных подтверждений теории относительности Эйнштейна. Следовательно, поперечный эффект Доплера значительно слабее продольного. | |||||||
25. Эффект Вавилова — Черенко́ ва
Свечение вызываемое в прозрачной среде заряженной частицей, которая движется соскоростью, превышающей фазовая скорость распространения света в этой среде. Данныйэффект широко используется в физике высоких энергий длярегистрации релятивистских частиц и определения их скоростей.
![]() | 26. Тепловое излучение. Спектральная плотность энергетической светимости тела. Интегральная энергетическая светимость. Спектральная поглощательная способность. Абсолютно черное тело. Серое тело. Закон Кирхгофа.
Теплово́ е излуче́ ние или лучеиспускание - передача энергии от одних тел к другим в виде электромагнитных волн за счёт их тепловой энергии. Тепловое излучение в основном приходится на инфракрасный участок спектра. Отличительной особенностью лучистого теплообмена является то, что он может осуществляться между телами, находящимися не только в какой-либо среде, но и вакууме.
Примером теплового излучения является свет от лампы накаливания.
Мощность теплового излучения объекта, удовлетворяющего критериям абсолютно чёрного тела, описывается законом Стефана — Больцмана.
Отношение излучательной и поглощательной способностей тел описывается законом излучения Кирхгофа.
Тепловое излучение является одним из трёхэлементарных видов переноса тепловойэнергии (помимо теплопроводности и конвекции).
Абсолютно чёрное тело — физическое тело, которое при любой температуре поглощает всё падающее на него электромагнитное излучение во всех диапазонах. Таким образом, для абсолютно чёрного тела поглощательная способность равна 1 при излучениях всех частот, направлений распространения и поляризаций.[2][3]
Несмотря на название, абсолютно чёрное тело само может испускать электромагнитное излучение любой частоты и визуально иметь цвет. Спектр излучения абсолютно чёрного тела определяется только его температурой.
Среди тел Солнечной системы свойствами абсолютно чёрного тела в наибольшей степени обладает Солнце.
Термин «абсолютно чёрное тело» был введён Густавом Кирхгофом в 1862 году.
Энергетическая светимость ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() | 27. Закон Стефана Больцмана. Закон смещения Вина.
Зако́ н смеще́ ния Ви́ на устанавливает зависимость длины волны, на которой поток излучения энергиичёрного тела достигает своего максимума, от температуры чёрного тела.
Вильгельм Вин впервые вывел этот закон в 1893 году, путём применения законов термодинамики кэлектромагнитному излучению.
Общий вид закона смещения Вина:
λ max = b/T ≈ 0, 002898 м·К × T − 1 (K),
где T — температура, а λ max — длина волны излучения с максимальной интенсивностью. Коэффициентb, называемый постоянной Вина, в Международной системе единиц (СИ) имеет значение 0, 002898 м·К.
Для частоты света ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() | |||||||
28. Формула Рэлея-джинса. Формула Вина (закон излучения Вина).
![]() ![]() ![]() | 29. Гипотеза и формула Планка.
Гипо́ теза Пла́ нка — гипотеза, выдвинутая 14 декабря 1900 года Максом Планком и заключающаяся в том, что при тепловом излучении энергия испускается и поглощается не непрерывно, а отдельными квантами (порциями). Каждая такая порция-квант имеет энергию ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() | 30. Оптическая пирометрия. Радиационная, цветовая и яркостная температуры. Тепловые источники света.
Пирометр — прибор для бесконтактного измерения температуры тел. Принцип действия основан на измерении мощности теплового излучения объекта измерения преимущественно в диапазонах инфракрасного излучения ивидимого света.
Классификация пирометров
Пирометры можно разделить по нескольким основным признакам:
· Оптические. Позволяют визуально определять, как правило, без использования специальных устройств, температуру нагретого тела, путем сравнения его цвета с цветом эталонной нити.
· Радиационные. Оценивают температуру посредством пересчитанного показателя мощности теплового излучения. Если пирометр измеряет в широкой полосе спектрального излучения, то такой пирометр называют пирометром полного излучения.
· Цветовые (другие названия: мультиспектральные, спектрального отношения) — позволяют делать вывод о температуре объекта, основываясь на результатах сравнения его теплового излучения в различных спектрах.
Температурный диапазон
· Низкотемпературные. Обладают способностью показывать температуры объектов, обладающих даже отрицательными значениями этого параметра.
· Высокотемпературные. Оценивают лишь температуру сильно нагретых тел, когда определение «на глаз» не представляется возможным. Обычно имеют сильное смещение в пользу «верхнего» предела измерения.
ПИРОМЕТРИЯ ОПТИЧЕСКАЯ (от греч. руr - огонь и metreo - измеряю) - совокупность оптических (бесконтактных) методов измерения темп-ры. Почти все оптич. методы основаны на измерении интенсивности теплового излучения(иногда - поглощения) тел. Интенсивность теплового излучения резко убывает с уменьшением темы-ры Т тел, поэтому методы П. о. применяют для измерения относительно высоких темп-р. При Т ![]() | |||||||
31. Фотоэффект. Виды фотоэффекта. Законы внешнего фотоэффекта.
ФОТОЭФФЕКТ - испускание электронов веществом при поглощении им квантов эл--магн. излучения (фотонов). Ф. был открыт Г. Герцем (G. Hertz) (1887), к-рый установил, что длина искры в разряднике увеличивается при попадании на его металлич. электроды света от искры др. разрядника. Первые исследования Ф. выполнены А. Г. Столетовым (1888). Ф. Ленард (Ph. Lenard) и Дж. Дж. Томсон (J. J. Thomson) (1889) доказали, что при Ф. испускаются электроны. Открытие и исследование Ф. сыграло важную роль в эксперим. обосновании квантовой теории. Только на основе гипотезы о квантовании энергии эл--магн. поля, проявляющемся в процессах испускания и поглощения света, А. Эйнштейну (1905) удалось объяснить осн. закономерности Ф.: независимость макс. кинетич. энергии фотоэлектронов ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() | 32. Явление электромагнитной индукции. Закон электромагнитной индукции Фарадея.
Явление электромагнитной индукции заключается в том, что в замкнутом проводящем контуре при изменении потока магнитной индукции, охватываемого этим контуром, возникает индукционный (наведенный) электрический ток.
Возникновение индукционного тока означает, что в контуре действует электродвижущая сила? i – ЭДС индукции.
ЭДС индукции, возникающая в проводящем контуре, равна скорости изменения магнитного потока через площадь, ограниченную этим контуром –закон Фарадея.
![]() ![]() | 33. Вихревые токи. Скин-эффект. Индуктивность контура. Самоиндукция.
Вихревыми токами или токами Фуко называется -Индукционный ток, который имеет такое направление, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, вызвавшего этот индукционный ток.
Фуко токи-электрич.токи в сплошных проводящих телах, возникающие при изменении магн.поля во ремени или при движении тел в неоднородном магн.поле. Названы по имени Ж.Б.Л.Фуко, к-рый в 1855 обнаружил нагревание ферромагн. Сердечников и др.металич.тел в перем.магнитном поле и объяснил этот эффект возбуждением индукц.токов.
Поверхностный эффект, скин-эффект — эффект уменьшения амплитуды электромагнитных волн по мере их проникновения вглубь проводящей среды. В результате этого эффекта, например, переменный ток высокой частоты при протекании по проводнику распределяется не равномерно по сечению, а преимущественно в поверхностном слое.
СКИН-ЭФФЕКТ - затухание эл--магн. волн по мере их проникновения в проводящую среду. Переменное во времени электрич. поле Е и связанное с ним магн. поле Н не проникают в глубь проводника, а сосредоточены в осн. в относительно тонком приповерхностном слое толщиной ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() | |||||||
34.Токи при размыкании и замыкании электрической цепи.
Электрическая цепь это совокупность устройств, соединенных определенным образом, которые обеспечивают путь для протекания электрического тока.
Элементами электрической цепи являются: источник тока, нагрузка и проводники. Простейшая электрическая цепь показана на рисунке:
![]() | 35. Взаимная индукция. Трансформаторы. Взаимоиндукция (взаимная индукция) — возникновение электродвижущей силы (ЭДС индукции) в одном проводникевследствие изменения силы тока в другом проводнике или вследствие изменения взаимного расположения проводников. Взаимоиндукция — частный случай более общего явления — электромагнитной индукции. При изменении тока в одном из проводников или при изменении взаимного расположения проводников происходит изменение магнитного потока через (воображаемую) поверхность, " натянутую" на контур второго, созданного магнитным полем, порожденным током в первом проводнике, что по закону электромагнитной индукции вызывает возникновение ЭДС во втором проводнике. Если второй проводник замкнут, то под действием ЭДС взаимоиндукции в нём образуется индуцированный ток. И наоборот, изменение тока во второй цепи вызовет появление ЭДС в первой. Направление тока, возникшего при взаимоиндукции, определяется по правилу Ленца. Правило указывает на то, что изменение тока в одной цепи (катушке) встречает противодействие со стороны другой цепи (катушки). Чем больше часть магнитного поля первой цепи пронизывает вторую цепь, тем сильнее взаимоиндукция между цепями. С количественной стороны явление взаимоиндукции характеризуется взаимной индуктивностью (коэффициентом взаимоиндукции, коэффициентом связи). Для изменения величины индуктивной связи между цепями, катушки делают подвижными. Приборы, служащие для изменения взаимоиндукции между цепями, называются вариометрами связи. Явление взаимоиндукции широко используется для передачи энергии из одной электрической цепи в другую, для преобразования напряжения с помощью трансформатора. Трансформа́ тор (от лат. transformo — преобразовывать) — это статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более индуктивно связанные обмотки на каком-либо магнитопроводе и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем (напряжений) переменного тока в одну или несколько других систем (напряжений), без изменения частоты. Трансформатор осуществляет преобразование переменного напряжения и/или гальваническую развязку в самых различных областях применения — электроэнергетике, электронике и радиотехнике. Конструктивно трансформатор может состоять из одной (автотрансформатор) или нескольких изолированных проволочных, либо ленточных обмоток (катушек), охватываемых общим магнитным потоком, намотанных, как правило, на магнитопровод (сердечник) из ферромагнитного магнито-мягкого материала. | 36. Энергия магнитного поля. Если включить электрическую лампу параллельно катушке с большой индуктивностью в электрическую цепь постоянного тока, то при размыкании ключа наблюдается кратковременная вспышка лампы. Ток в цепи возникает под действием ЭДС самоиндукции. Источником энергии, выделяющейся при этом в электрической цепи, является магнитное поле катушки. Энергия Wм магнитного поля катушки с индуктивностью L, создаваемого током I, равна Wм = LI2/ 2 Формула очень похожа на формулу для кинетической энергии, роль массы m выполняет индуктивность L, а скорости v соответствует сила тока I. | |||||||
37. Вихревое электическое поле. Ток смещения.
Ток смещения или абсорбционный ток — величина, прямо пропорциональная скорости изменения электрической индукции. Это понятие используется в классической электродинамике. Введено Дж. К. Максвеллом при построении теории электромагнитного поля.
Введение тока смещения позволило устранить противоречие в формуле Ампера для циркуляции магнитного поля, которая после добавления туда тока смещения стала непротиворечивой и составила последнее уравнение, позволившее корректно замкнуть систему уравнений (классической) электродинамики.
Строго говоря, ток смещения не является электрическим током, но измеряется в тех же единицах, что и электрический ток.
Вихревое электрическое поле возникает, если где-либо меняется магнитное поле. Эти эффекты независимы и могут проявляться и порознь, и одновременно. Но в любом случае действие этих сторонних сил создает в контуре электродвижущую силу, величина которой равна скорости изменения магнитного потока. Вихревое электрическое поле получило замечательное применение в индукционных ускорителях, или бетатронах, предназначенных для получения пучков электронов большой скорости. Вихревое электрическое поле образуется электрическими линиями, обворачивающимися около векторов магнитной индукции, при условии, что магнитный поток, пронизывающий замкнутую силовую линию, изменяется во времени. При возрастании потока силовая линия имеет направление по часовой стрелке, если смотреть с конца вектора индукции.
| 38. Система уравнений Максвелла в интегральной и дифференциальной форме. Инвариантность уравнений Максвелла относительно преобразований Лоренца.
Уравнения Максвелла в интегральной форме 1) ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() | 39. Свободные гармонические электромагнитные колебания в колебательном контуре. Формула томсона.
Формула Томсона названа в честь английского физика Уильяма Томсона, который вывел её в 1853 году, и связывает период собственных электрических или электромагнитных колебаний в контуре с его ёмкостью и индуктивностью.
Формула Томсона выглядит следующим образом[2]:
![]() | |||||||
40. Свободные затухающие электромагнитные колебания в колебательном контуре. Добротность. Декремент затухания. | 41. Вынужденные электромагнитные колебания. Вынужденными колебаниями называют такие колебания, которые вызываются действием на систему внешних сил, периодически изменяющихся с течением времени. В случае электромагнитных колебаний такой внешней силой является периодически изменяющаяся э.д.с. источника тока. Отличительные особенности вынужденных колебаний: вынужденные колебания - незатухающие колебания; частота вынужденных колебаний равна частоте внешнего периодического воздействия на колебательную систему, т.е., в данном случае, равна частоте изменения э.д.с. источника тока. Амплитуда вынужденных колебаний зависит от частоты изменения э.д.с. источника тока. Для вынужденных колебаний характерно явление электрического резонанса, при котором амплитуда вынужденных колебаний становится максимальной. Это физическое явление наблюдается при совпадении частоты изменения э.д.с. источника тока с собственной частотой колебаний данного контура. | 42. Резонанс вынужденных электромагнитных колебаний. Вынужденными колебаниями называют такие колебания, которые вызываются действием на систему внешних сил, периодически изменяющихся с течением времени. В случае электромагнитных колебаний такой внешней силой является периодически изменяющаяся э.д.с. источника тока. Отличительные особенности вынужденных колебаний: вынужденные колебания - незатухающие колебания; частота вынужденных колебаний равна частоте внешнего периодического воздействия на колебательную систему, т.е., в данном случае, равна частоте изменения э.д.с. источника тока. Амплитуда вынужденных колебаний зависит от частоты изменения э.д.с. источника тока. Для вынужденных колебаний характерно явление электрического резонанса, при котором амплитуда вынужденных колебаний становится максимальной. Это физическое явление наблюдается при совпадении частоты изменения э.д.с. источника тока с собственной частотой колебаний данного контура. Резона́ нс явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний, которое наступает приприближении частоты внешнего воздействия к некоторым значениям (резонансным частотам), определяемым свойствам и системы. Увеличение амплитуды – это лишь следствие резонанса, а причина - совпадение внешней (возбуждающей) частоты с внутренней (собственной) частотой колебательной системы. При помощи явления резонанса можно выделить и/или усилить даже весьма слабые периодические колебания. Резонанс - явление, заключающееся в том, что при некоторой частоте вынуждающей силы колебательная система оказывается особенно отзывчивой на действие этой силы. Условие резонанса - это равенство величин реактивных сопротивлений катушки индуктивности и ёмкости. | |||||||
43. Переменный ток. Закон Ома для цепи переменного тока. Мощность в цепи переменного тока.
Переме́ нный ток (англ. alternatingcurrent) — электрический ток, который с течением времени изменяется по величине и направлению или, в частном случае, изменяется по величине, сохраняя своё направление в электрической цепи неизменным.
Так как переменный ток в общем случае меняется в электрической цепи не только по величине, но и по направлению, то одно из направлений переменного тока в цепи считают условно положительным, а другое, противоположное первому, условно отрицательным. В соответствии с этим и величину мгновенного значения переменного тока в первом случае считают положительной, а во втором случае — отрицательной.
Закон Ома для полной цепи переменного тока.
Если в цепи переменного тока имеются нагрузки разных типов, то закон Ома выполняется только для максимальных (амплитудных) и действующих значений тока и напряжения.
В этом случае:
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() | 44. Резонанс напряжений. Резонанс токов.
резонансом называется явление, при котором в колебательном контуре частота свободных колебаний совпадает с частотой вынужденных колебаний. В электричестве аналогом колебательного контура служит цепь
|