Контрольная работа № 2 по теме «Электромагнитные колебания. Переменный ток. 11 класс»
Контрольная работа № 2
по теме «Электромагнитные колебания. Переменный ток. 11 класс»
Вариант I
Часть А
Чем определяется собственная частота колебательной системы?
А. Амплитудой колебаний Б. Частотой изменения ЭДС
В. Параметрами колебательной системы.
1) только А 2) только Б 3) только В 4) Б и В
Изменение заряда конденсатора в колебательном контуре происходит по закону q=0.04 cos20πt. Амплитуда и период колебаний заряда в контуре соответственно равны:
1) 40 мКл, 20π с 2) 40 мКл, 0.1 с 3) 0.8π Кл, 10 с 4) 0.04 Кл, 10 с
Период колебаний равен 2 мс. Частота этих колебаний равна
1) 0.5 Гц 2) 20 Гц 3) 500 Гц 4) π кГц
Период свободных электромагнитных колебаний в контуре, состоящем из катушки индуктивностью 2,5 мГн и конденсатора емкостью 9 мкФ, равен
1) 150 мкс 2) 141 с 3) 1062 с 4) 942 мкс
Частота свободных электромагнитных колебаний в контуре с ростом электроемкости конденсатора в 25 раз и уменьшением индуктивности катушки в 4 раза
уменьшается в 2,5 раз
увеличивается в 2,5 раз
уменьшается в 25 раз
увеличивается в 25 раз
Чем определяется период вынужденных электромагнитных колебаний в колебательном контуре?
А. Амплитудой колебаний Б. Периодом изменения ЭДС
В. Параметрами колебательной системы.
1) только А 2) только Б 3) только В 4) Б и В
Каково сопротивление катушки индуктивностью 20 мГн в цепи переменного тока частотой 50 Гц?
1) 1000 Ом 2) 1 Ом 3) 0.1 Ом 4) 6,28 Ом
В цепь переменного тока последовательно включены электрическая лампочка, конденсатор емкостью 2 мкФ и катушка индуктивностью 5 мГн. При какой частоте тока светимость лампочки будет максимальной?
1) 1,6 кГц 2) 10 Гц 3) 10 нГц 4) 16 МГц
Вольтметр, включенный в стандартную электрическую сеть, показывает 220 В. На какое минимальное напряжение должен быть рассчитан изолятор в такой цепи?
1) 155,6 В 2) 220 В 3) 311 В 4) 440 В
Рамка площадью 500 см2 имеет 100 витков. Чему равно амплитудное значение ЭДС, возникающей при вращении рамки с частотой 1200 об/мин в однородном магнитном поле индукцией 0,1 Тл?
1) 6 МВ 2) 63 В 3) 600 В 4) 10 В
Часть В
В1. В схеме, состоящей из конденсатора и катушки, происходят свободные электромагнитные колебания. С течением времени начальный заряд, сообщенный конденсатору, уменьшается. Как при этом изменяется энергия электрического поля конденсатора, энергия магнитного поля тока в катушке и полная энергия электромагнитных колебаний? Активное сопротивление контура пренебрежимо мало.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позици второго и запишите в таблицу буквы с соответствующими выбранными вами цифрами.
ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ
А) энергия конденсатор
Б) энергия катушки
В) полная энергия
ИХ ИЗМЕНЕНИЯ
1) увеличивается
2) не изменяется
3) уменьшается
В2. Последовательно с лампочкой карманного фонаря к звуковому генератору подключена катушка. Как изменится индуктивное сопротивление катушки, действующее значение тока в лампочке и накал лампочки, если уменьшить частоту тока?
ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ
А) индуктивное сопротивление
Б) действующее значение тока
В) накал лампочки
ИХ ИЗМЕНЕНИЯ
1) увеличивается
2) не изменяется
3) уменьшается
В3. Конденсатор включен в цепь переменного тока с частотой 100 Гц. Напряжение в цепи 200 В, сила тока 3,14 А. Какова емкость конденсатора.
Запишите полученный ответ (в мкФ) : __________________
В4. Заряд q пластинах конденсатора колебательного контура изменяется с течением времени в соответствии с уравнением q=5·10-4cos104πt. Чему равна амплитуда колебаний силы тока? Напишите уравнение i=i(t).
Часть С
С1. В колебательном контуре индуктивность катушки 10 мГн, амплитуда колебаний силы тока 30 мА. Найдите энергию электрического поля конденсатора и магнитного поля катушки в тот момент, когда мгновенное значение силы тока в 3 раза меньше амплитудного значения.
С2. Катушка индуктивностью 30 мГн присоединена к плоскому конденсатору с площадью перекрытия пластин 10 см2 и расстоянием между ними 2 мм. Диэлектрическая проницаемость среды, заполняющей пространство между пластинами конденсатора, равна 6. Чему равна амплитуда напряжения в контуре, если амплитуда силы тока составляет 20 мА?
С3. Через какое время (в долях периода t/T) энергия электрического поля конденсатора впервые будет в 4 раза меньше ее максимального значения? В начальный момент времени заряд конденсатора максимален.
Контрольная работа № 2
по теме «Электромагнитные колебания. Переменный ток. 11 класс»
Вариант II
Часть А
Чем определяется период свободных электромагнитных колебаний?
А. Амплитудой колебаний Б. Частотой изменения ЭДС
В. Параметрами колебательной системы.
1) только А 2) только Б 3) только В 4) Б и В
Изменение силы тока в катушке колебательного контура происходит по закону i=0.5 sin10πt. Амплитуда и частота колебаний силы тока в контуре соответственно равны:
1) 500 мА, 5 Гц 2) 0.5 А, 10π Гц 3) 5π А, 10 Гц 4) 0.05 А , 5 Гц
Частота колебаний 2 кГц. Период этих колебаний равен
1) 0.5 с 2) 500 мкс 3) 2 с 4) 4π кГц
Собственная частота колебательного контура, состоящего из катушки индуктивностью 40 мГн и конденсатора емкостью 16 мкФ, равна
1) 640 Гц 2) 199 Гц 3) 1,56 МГц 4) 2 МГц
Период свободных колебаний в контуре с ростом электроемкости конденсатора в 25 раз и уменьшении индуктивности в 4 раза
уменьшается в 6,25 раза
увеличивается в 6,25 раза
уменьшается в 2,5 раза
увеличивается в 2,5 раз
Чем определяется частота переменного тока в электрической цепи?
А. Амплитудой колебаний Б. Частотой изменения ЭДС
В. Параметрами колебательной системы.
1) только А 2) только Б 3) только В 4) Б и В
Каково сопротивление конденсатора электроемкостью 200 мкФ в цепи переменного тока частотой 50 Гц?
1) 62.8 мОм 2) 1 Ом 3) 16 Ом 4) 10 кОм
В цепь переменного тока последовательно включены электрическая лампочка, конденсатор емкостью 40 мкФ и катушка индуктивностью 25 мГн. При какой частоте тока светимость лампочки будет максимальной?
1) 159 Гц 2) 1000 Гц 3) 6,28 мкГц 4) 6,28 МГц
Амперметр, включенный в электрическую цепь переменного тока, показывает 2 А. Чему равна максимальная сила тока в этой цепи?
1) 2 А 2) 4 А 3) 2.8 А 4) 1.41 А
Рамка площадью 250 см
1) 12 МВ 2) 125,6 В 3) 1200 В 4) 100 В
Часть В
В1. В схеме, состоящей из конденсатора и катушки, происходят свободные электромагнитные колебания. С течением времени максимальная сила тока, возникающая в катушке, уменьшается. Как при этом изменяется энергия электрического поля конденсатора, энергия магнитного поля тока в катушке и полная энергия электромагнитных колебаний? Активное сопротивление контура пренебрежимо мало.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позици второго и запишите в таблицу буквы с соответствующими выбранными вами цифрами.
ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ
А) энергия конденсатор
Б) энергия катушки
В) полная энергия
ИХ ИЗМЕНЕНИЯ
1) увеличивается
2) не изменяется
3) уменьшается
В2. Конденсатор включен в цепь переменного тока с частотой 200 Гц. Напряжение в цепи 40 В, сила тока 0.63 А. Какова емкость конденсатора.
Запишите полученный ответ (в мкФ) : __________________
В3. Заряд q пластинах конденсатора колебательного контура изменяется с течением времени в соответствии с уравнением q=4·10-5cos104πt. Чему равна амплитуда колебаний силы тока? Напишите уравнение i=i(t).
В4. Последовательно с лампочкой карманного фонаря к звуковому генератору подключена катушка. Как изменится индуктивное сопротивление катушки, действующее значение тока в лампочке и накал лампочки, если, не изменяя частоту тока, в катушку вставить ферромагнитный сердечник?
ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ
А) индуктивное сопротивление
Б) действующее значение тока
В) накал лампочки
ИХ ИЗМЕНЕНИЯ
1) увеличивается
2) не изменяется
3) уменьшается
Часть С
С1. В колебательном контуре емкость конденсатора 2 мкФ, амплитуда колебаний напряжения 10 В. Найдите энергию электрического поля кондесатора и магнитного поля катушки в тот момент, когда мгновенное значение напряжения в 2 раза меньше амплитудного значения.
С2. Катушка индуктивностью 30 мГн присоединена к плоскому конденсатору с площадью перекрытия пластин 10 см2 и расстоянием между ними 2 мм. Диэлектрическая проницаемость среды, заполняющей пространство между пластинами конденсатора, равна 6. Чему равна амплитуда силы тока в контуре, если амплитуда напряжения составляет 40 В?
С3. Через какое время (в долях периода t/T) энергия электрического поля конденсатора впервые будет в 3/4 раза меньше ее максимального значения?
Контрольная работа по теме «Электромагнитные колебания и волны» 11 класс
Контрольная работа по теме «Электромагнитные колебания и волны»
Вариант 1.
При настройке колебательного контура генератора, задающего частоту излучения радиопередатчика, электроемкость его конденсатора уменьшили. Как при этом изменились частота излучаемых волн и длина волны излучения? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения: 1) увеличится; 2) уменьшится; 3) не изменилась. Цифры в ответе могут повторяться.
Радиостанция работает на частоте 60 МГц. Найдите длину электромагнитных волн, излучаемых антенной радиостанции.
Емкость конденсатора, включенного в цепь переменного тока, равна 6 мкФ. Уравнение колебаний напряжения на конденсаторе имеет вид: U = 50сos(1*103 t), где все величины выражены в СИ. Найдите амплитуду силы тока.
В таблице показано, как изменялся заряд конденсатора с течением времени в колебательном контуре, подключенном к источнику переменного тока. При какой индуктивности катушки в контуре наступит резонанс, если емкость конденсатора равна 50 пФ?
t, 10–6 c0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
q , 10–9 Кл
2
1,42
0
–1,42
–2
–1,42
0
1,42
2
1,42
Конденсатор колебательного контура подключен к источнику постоянного напряжения (см. рисунок). Графики А и Б представляют изменения физических величин, характеризующих колебания в контуре после переведения переключателя К в положение 2. Установите соответствие между графиками и физическими величинами, зависимости которых от времени эти графики могут представлять. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
Б)
заряд левой обкладки конденсатора
2)
энергия электрического поля конденсатора
3)
сила тока в катушке
4)
энергия магнитного поля катушки
6. В идеальном колебательном контуре происходят свободные электромагнитные колебания. В таблице показано, как изменялась сила тока в контуре с течением времени.
Выберите два верных утверждения о процессе, происходящем в контуре: Частота колебаний равна 25 кГц.4)
Период колебаний энергии магнитного поля катушки равен 4⋅10-6 с.
5)
В момент t=4⋅10-6 с заряд конденсатора равен 0.
7. Индуктивность катушки колебательного контура радиоприёмника L=2 мкГн, максимальный ток в ней Imax=2 мА. В контуре используется плоский воздушный конденсатор, расстояние между пластинами которого d=2 мм. Максимальная напряжённость электрического поля конденсатора Emax=2,5 В/м. На какую длину волны настроен контур?
8. Период свободных электромагнитных колебаний в идеальном колебательном контуре, состоящем из конденсатора и катушки индуктивности, равен 6,3 мкс. Амплитуда колебаний силы тока 5 мА. В момент времени t заряд конденсатора равен 3 нКл. Найти силу тока в катушке в этот момент.
9. Расстояние от радара до объекта 300 км. Определите через какое время отраженный радиосигнал вернется обратно.
10. Установите соответствие между именами ученых 19 века и их вкладом в развитие электродинамики.
ИМЕНА УЧЕНЫХ ВКЛАД УЧЕНОГО В НАУКУ
А) Дж. Максвелл 1) экспериментально обнаружил распространение
Б) Г. Герц электромагнитных волн в воздухе;
2) обнаружил магнитное поле вокруг проводника с током
3) создал теорию распространения электромагнитных волн
4) открыл явление электромагнитной индукции
Контрольная работа по теме «Электромагнитные колебания и волны»
Вариант 2.
При настройке колебательного контура генератора, задающего частоту излучения радиопередатчика, электроемкость его конденсатора увеличили. Как при этом изменились частота излучаемых волн и длина волны излучения? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения: 1) увеличится; 2) уменьшится; 3) не изменилась. Цифры в ответе могут повторяться.
Длина электромагнитных волн, излучаемых антенной радиостанции равна 5 м. Найдите на какой частоте работает радиостанция.
Колебания силы тока в цепи, содержащей идеальную катушку, описываются уравнением: I = 0,8•sin(25/2 πt) , где все величины выражены в СИ. Индуктивность катушки равна 0,5 Гн. Определите амплитуду напряжения на катушке.
В идеальном колебательном контуре, состоящем из конденсатора и катушки индуктивности, амплитуда силы тока Im = 50 мА. В таблице приведены значения разности потенциалов на обкладках конденсатора, измеренные с точностью до 0,1 В в последовательные моменты времени.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
U, В
0,0
2,8
4,0
2,8
0,0
–2,8
–4,0
–2,8
0,0
Найдите значение электроёмкости конденсатора.
В идеальном колебательном контуре происходят свободные электромагнитные колебания. В таблице показано, как изменялась сила тока в контуре с течением времени.
4)
Период колебаний энергии магнитного поля катушки равен 4⋅10-6 с.
5)
В момент t=4⋅10-6 с заряд конденсатора равен 0.
Конденсатор колебательного контура длительное время подключён к источнику постоянного напряжения (см. рисунок). В момент t=0 переключатель К переводят из положения 1 в положение 2. Графики А и Б представляют изменения физических величин, характеризующих электромагнитные колебания в контуре после этого (T – период колебаний). Установите соответствие между графиками и физическими величинами, зависимости которых от времени эти графики могут представлять. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго.
Б)
энергия магнитного поля катушки2)
сила тока в контуре
3)
заряд левой обкладки конденсатора
4)
энергия электрического поля конденсатора
Индуктивность катушки колебательного контура радиоприёмника L=2 мкГн, максимальный ток в ней Imax=2 мА. Контур настроен на длину 1507,2 м. В контуре используется плоский воздушный конденсатор, расстояние между пластинами которого d. Максимальная напряжённость электрического поля конденсатора Emax=2,5 В/м. Найдите расстояние между пластинами конденсатора.
Период свободных электромагнитных колебаний в идеальном колебательном контуре, состоящем из конденсатора и катушки индуктивности, равен 6,3 мкс. Амплитуда колебаний силы тока 5 мА. Найти заряд конденсатора в момент времени t, если сила тока в катушке в этот момент равна 4 мА..
Отраженный радиосигнал вернулся обратно через 3 мс.. Определите расстояние от радара до объекта.
Установите соответствие между именами ученых 19 века и их вкладом в развитие электродинамики.
ИМЕНА УЧЕНЫХ ВКЛАД УЧЕНОГО В НАУКУ
А) Д. Эрстед 1) экспериментально обнаружил распространение
Б) М. Фарадей электромагнитных волн в воздухе;
2) обнаружил магнитное поле вокруг проводника с током
3) создал теорию распространения электромагнитных волн
4) открыл явление электромагнитной индукции
Учебно-методический материал по физике (11 класс): Контрольная работа по теме «Электромагнитные колебания», 11 класс
По теме: методические разработки, презентации и конспекты
Контрольная работа по природоведению 5 класс; контрольная работа по географии 6 класс «Гидросфера»Контрольные работы составлены с учётом материалов учебников «Природоведение 5 класс» авторы: Т.С. Сухова, В.И.Строганов и «Землеведение 6 класс» авторы :В.П.Дронов,Л.Е.Савельева.Данные работы ап…
Контрольная работа по теме «Колебания и волны» 9 класс\В данной контрольной работе предлагается выполнить задания на оценку «3», «4» или «5».. Ученик имет возможность оценить свои знания по данной теме….
Контрольная работа по физике, 11 класс «Электромагнитные колебания. Переменный ток»Работа по данной теме рассчитана на 2 урока…
Контрольная работа по теме «Колебания и звук» 9 классКонтрольная работа…
Контрольная работа для учащихся 11 классов по теме «Электромагнитные колебания».В контрольной работе представлены задачи на расчёт напряжения, работы, мощности электрического тока, а также частоты емкостного сопротивления….
Контрольная работа по географии 5 класс Итоговая контрольная работаКонтрольная работа по географии 5 класс Итоговая контрольная работа…
Контрольная работа по теме «Колебания и волны» — 11 классКонтрольная работа по теме «Колебания и волны» — 11 класс, 2 варианта…
Тест по физике Электромагнитные колебания 11 класс
Тест по физике Электромагнитные колебания 11 класс с ответами. Тест состоит из 2 вариантов. В каждом варианте по 5 заданий.
Вариант 1
A1. Каково значение резонансной частоты ω0 в электрической цепи, состоящей из конденсатора электроемкостью С и катушки индуктивностью L?
1) LC
2) 1/LC
3) 1/√LC
4) √LC
А2. Какой энергией обладает колебательный контур в моменты, когда заряд конденсатора максимален?
1) энергией электрического поля
2) энергией магнитного поля
3) энергией магнитного и электрического полей
4) энергией гравитационного, магнитного и электрического полей
А3. Какой энергией обладает колебательный контур, когда ток в катушке максимален?
1) энергией электрического поля
2) энергией магнитного поля
3) энергией магнитного и электрического полей
4) энергией гравитационного, магнитного и электрического полей
B1. Конденсатор емкостью 200 мкФ включен в цепь переменного тока с частотой 60 Гц, а конденсатор емкостью 300 мкФ включен в цепь тока с частотой 50 Гц. Найдите отношение емкостных сопротивлений конденсаторов.
C1. Две катушки с индуктивностями L1 и L2 соединены параллельно.
Каким будет максимальный ток в катушке L1, если параллельно им подключить конденсатор емкостью С, предварительно заряженный до напряжения U0?
Вариант 2
A1. Размерностью выражения RC, где R — сопротивление, С — емкость, является:
1) кг
2) м
3) А
4) с
А2. Какой энергией обладает колебательный контур в моменты, когда заряд конденсатора равен нулю?
1) энергией электрического поля
2) энергией магнитного поля
3) энергией магнитного и электрического полей
4) энергией гравитационного, магнитного и электрического полей
А3. Найдите верное продолжение фразы: «При включении резистора в цепь переменного тока колебания напряжения на его концах…».
1) отстают по фазе от колебаний силы тока на π/2
2) совпадают по фазе с колебаниями силы тока
3) опережают по фазе колебания силы тока на π/2
4) отсутствуют
B1. Конденсатор емкостью С1 заряжен до напряжения U1, а конденсатор емкостью С2 не заряжен. (См. рисунок.)
Каким будет максимальный ток в катушке с индуктивностью L после замыкания ключа? (Колебательный контур идеальный.)
C1. Плазменными называют колебания, при которых все электроны, двигаясь согласованно, смещаются как целое относительно положительных ионов. Найдите частоту таких колебаний в нейтральной плазме с концентрацией электронов, равной n. (Масса электрона m, заряд q.)
Ответы на тест по физике Электромагнитные колебания 11 классВариант 1
А1-3
А2-1
А3-2
В1. 1,25
С1.
Вариант 2
А1-4
А2-2
А3-2
В1.
С1.
Контрольная работа по физике 11 класс «Электромагнитные колебания»
Контрольная работа по теме
«Электромагнитные колебания и волны» 11 класс
1. Если в цепи имеется конденсатор, то колебания силы тока
А. совпадают по фазе с колебаниями напряжения
В. отстают по фазе на π/2 от колебаний напряжения
С. опережают по фазе на π /3 колебания напряжения
Д. опережают по фазе на π /2 колебания напряжения
2.Индуктивное сопротивление зависит от
А. фазы В.амплитуды С. частоты Д.ёмкости конденсатора
3. Резонанс в колебательном контуре- это
А. резкое возрастание амплитуды вынужденных колебаний силы тока
В. резкое уменьшение амплитуды вынужденных колебаний силы тока
С. резкое возрастание частоты вынужденных колебаний силы тока
Д. резкое возрастание периода вынужденных колебаний силы тока
4. Как изменится период собственных электромагнитных колебаний в контуре
( см. рис.), если ключ К перевести из положения 1 в положение 2?
5. Виток площадью 4см2 расположен перпендикулярно к линиям индукции магнитного однородного поля .Чему равна индуцированная в витке ЭДС, если за время 0,05с магнитная индукция равномерно убывает с 0,5 до 0,1Тл?
6.По катушке течёт ток 5А. При какой индуктивности катушки энергия энергия её магнитного поля будет равна 6,0Дж?
7. На рисунке показан график зависимости силы тока в металлическом проводнике от времени. Определите амплитуду силы тока, период и частоту колебаний.
8.Колебательный контур состоит из катушки индуктивностью 0,0000025Гн и конденсатора ёмкостью 0,005мкФ.Определить период электрических колебаний в контуре.
Электромагнитные колебания и волны § 1 из резонансный контур.
Колебательная цепь (R.C.) — это цепь, состоящая из конденсаторов и катушек индуктивности. При определенных условиях r. c. может вызывать электромагнитные колебания заряда, тока, напряжения и мощности. Рассмотрим схему, показанную на рисунке 2.Если вы поместите ключ в положение 1, на конденсаторе будет заряд, и его пластины будут заряжать Q и напряжение UC. Если вы затем поместите ключ в положение 2, конденсатор разрядится, в цепи будет течь ток, и энергия электрического поля между пластинами конденсатора преобразуется в энергию магнитного поля, сконцентрированную в индуктор L. Присутствие индуктора приводит к увеличению тока в цепи не сразу, а постепенно из-за явления самоиндукции.По мере того как разряд конденсатора заряда на его пластинах будет уменьшаться, ток в цепи увеличиваться. Максимальный ток контура, который можно достичь при нулевом заряде пластин. С этого момента ток в контуре начнет уменьшаться, но из-за явления самоиндукции он будет поддерживаться магнитным полем катушки, т.е. при полном разряде конденсатора магнитная энергия, запасенная в индукторе, энергия уйдет в электрическое поле. Из-за петли тока начнется перезарядка конденсатора, а на его пластинах будет накапливаться заряд, противоположный первоначальному.Перезарядка конденсатора будет продолжительной, пока мощность катушки магнитного поля не перейдет в энергию конденсатора электрического поля. Затем процесс повторяется в обратном направлении и, таким образом, в цепочке любых электромагнитных колебаний. Запишем 2-й рассматриваемый r.c. Кирхгофа.— Дифференциальное уравнение R.С. Получаем дифференциальное уравнение для колебаний заряда r. c. Это уравнение аналогично дифференциальному уравнению, описывающему движение тела под действием квазиупругой силы. Следовательно, аналогично будет записано и решение этого уравнения— |
Электромагнетизм | физика | Britannica
Электромагнетизм , наука о заряде, а также о силах и полях, связанных с зарядом. Электричество и магнетизм — два аспекта электромагнетизма.
Британская викторина
Викторина «Все о физике»
Что сделал физик Дж.Дж. Томсон открыл в 1890-х годах, когда он проанализировал катодные лучи и пришел к выводу, что они состоят из заряженных «корпускул»?
Электричество и магнетизм долгое время считались отдельными силами. Только в 19 веке они стали рассматриваться как взаимосвязанные явления. В 1905 году специальная теория относительности Альберта Эйнштейна без всяких сомнений установила, что оба аспекта являются аспектами одного общего явления. Однако на практике электрические и магнитные силы ведут себя по-разному и описываются разными уравнениями.Электрические силы создаются электрическими зарядами в состоянии покоя или в движении. С другой стороны, магнитные силы создаются только движущимися зарядами и действуют исключительно на движущиеся заряды.
Электрические явления происходят даже в нейтральной материи, потому что силы действуют на отдельные заряженные составляющие. В частности, электрическая сила отвечает за большинство физических и химических свойств атомов и молекул. Это чрезвычайно сильно по сравнению с гравитацией. Например, отсутствие только одного электрона на каждый миллиард молекул у двух 70-килограммовых (154-фунтовых) людей, стоящих на расстоянии двух метров (двух ярдов) друг от друга, оттолкнет их с силой в 30 000 тонн.В более привычном масштабе электрические явления ответственны за молнии и гром, сопровождающие определенные бури.
Электрические и магнитные силы могут быть обнаружены в областях, называемых электрическими и магнитными полями. Эти поля имеют фундаментальную природу и могут существовать в космосе вдали от заряда или тока, которые их породили. Примечательно, что электрические поля могут создавать магнитные поля и наоборот, независимо от внешнего заряда. Как обнаружил в своей работе английский физик Майкл Фарадей, изменяющееся магнитное поле создает электрическое поле, лежащее в основе производства электроэнергии.И наоборот, изменяющееся электрическое поле создает магнитное поле, как пришел к выводу шотландский физик Джеймс Клерк Максвелл. Математические уравнения, сформулированные Максвеллом, включают световые и волновые явления в электромагнетизм. Он показал, что электрические и магнитные поля путешествуют вместе в пространстве как волны электромагнитного излучения, при этом изменяющиеся поля взаимно поддерживают друг друга. Примерами электромагнитных волн, распространяющихся в пространстве независимо от материи, являются радио- и телевизионные волны, микроволны, инфракрасные лучи, видимый свет, ультрафиолетовый свет, рентгеновские лучи и гамма-лучи.Все эти волны движутся с одинаковой скоростью, а именно скоростью света (примерно 300 000 километров или 186 000 миль в секунду). Они отличаются друг от друга только частотой, с которой колеблются их электрическое и магнитное поля.
Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 с вашей подпиской. Подпишитесь сегодняУравнения Максвелла по-прежнему обеспечивают полное и элегантное описание электромагнетизма вплоть до субатомного масштаба, но не включая его. Однако в 20 веке интерпретация его творчества расширилась.Специальная теория относительности Эйнштейна объединила электрические и магнитные поля в одно общее поле и ограничила скорость всей материи скоростью электромагнитного излучения. В конце 1960-х физики обнаружили, что у других сил в природе есть поля с математической структурой, подобной структуре электромагнитного поля. Эти другие силы — сильная сила, ответственная за энергию, выделяемую при ядерном синтезе, и слабая сила, наблюдаемая при радиоактивном распаде нестабильных атомных ядер.В частности, слабые и электромагнитные силы были объединены в общую силу, называемую электрослабой силой. Цель многих физиков объединить все фундаментальные силы, включая гравитацию, в одну великую единую теорию, на сегодняшний день не достигнута.
Важным аспектом электромагнетизма является наука об электричестве, которая занимается поведением агрегатов заряда, включая распределение заряда в материи и движение заряда с места на место.Различные типы материалов классифицируются как проводники или изоляторы в зависимости от того, могут ли заряды свободно перемещаться через составляющие их вещества. Электрический ток — это мера потока зарядов; законы, управляющие токами в материи, важны в технологии, особенно в производстве, распределении и управлении энергией.
Понятие напряжения, как и понятия заряда и тока, является фундаментальным в науке об электричестве. Напряжение — это мера склонности заряда перетекать из одного места в другое; положительные заряды обычно имеют тенденцию перемещаться из области высокого напряжения в область более низкого напряжения.Распространенная проблема в электричестве — это определение взаимосвязи между напряжением и током или зарядом в данной физической ситуации.
Эта статья стремится дать качественное понимание электромагнетизма, а также количественную оценку величин, связанных с электромагнитными явлениями.
.