Общие свойства гармонических колебаний. Задачи для самостоятельного решения

Физика колебаний Электромагнитные волны

Электрический ток. Последовательное и параллельное соединение проводников. Электродвижущая сила (ЭДС). Закон Ома для полной электрической цепи. Электрический ток в металлах, жидкостях, газах и вакууме. Плазма. Полупроводники. Собственная и примесная проводимости полупроводников. Полупроводниковый диод. Полупроводниковые приборы. Наблюдение и описание магнитного взаимодействия проводников с током, самоиндукции, электромагнитных колебаний, излучения и приема электромагнитных волн, отражения, преломления, дисперсии, интерференции, дифракции и поляризации света; объяснение этих явлений.

В условиях рассматриваемой задачи мм.

Приведем также точный вид амплитудной резонансной кривой для рассмотренного случая вынужденных колебаний. Горизонтальным пунктиром указан уровень амплитуды вынужденных колебаний в  раз меньший резонансного (что соответствует уменьшению колебательной энергии в 2 раза). Он определяет “ширину резонансной кривой” Dw. Нетрудно показать, что Dw = 2b и понятие добротности получает новую трактовку:

.  (5.10)

Наблюдение интерференции с помощью билинзы. В этом случае вторичные когерентные источники света получаются в результате создания двух (действительных или мнимых) изображений точечного источника S в билинзе. Билинза представляет собой разрезанную по диаметру тонкую линзу, обе половины которой раздвинуты на расстояние Z. Полученная таким образом оптическая система создает два изображения источника света S, волновые поля которых когерентны и могут создавать интерференционную картину


Задачи для самостоятельного решения.

Изобразить зависимость сдвига фаз между смещением и вынуждающей силой от ее частоты a = a(ω) для случая вынужденных колебаний при гармоническом внешнем воздействии. Рассмотреть случаи: ω ® 0, ω ® , ω » ωp.

Показать, что в системах с малым затуханием (b << w0) ширина амплитудной резонансной кривой Dw » 2b , а сдвиг фаз между вынуждающей силой и смещением при w = w0 ± b равен p/4 и 3p/4, соответственно.

Колебательная система характеризуется логарифмическим декрементом затухания g = 1,05. Найти для вынужденных гармонических колебаний этой системы отношение максимальной амплитуды смещения Ар к амплитуде смещения при очень малой частоте внешнего воздействия Аω®0.

Тело совершает установившиеся вынужденные колебания х(t) = А×cos(wt - a) под действием силы Fx = Fm×coswt. Найти:

а) среднюю потребляемую системой мощность <P>,

б) работу силы трения за пе­риод, считая, что сила трения пропорциональна скорости движения тела.

Частота собственных затухающих колебаний подвешенного на пружине тела равна ωс. Считая, что коэффициент вязкого трения r известен, найти максимальную амплитуду колебаний тела под действием вертикальной силы F(t) = Fm×coswt. При какой частоте это произойдет?

Проводники в электрическом поле. Электрическое поле внутри проводника и у его поверхности. Защита от электростатических полей.

Конденсаторы. Соединение конденсаторов. Энергия электростатического поля. Объемная плотность энергии.

Постоянный электрический ток. Классическая электронная теория электропроводности металлов. Закон Ома в дифференциальной форме.

Разность потенциалов, электродвижущая сила, напряжение. Работа и мощность тока. Электронагревательные приборы.

Кондуктометрия на примере измерения влажности воздуха, кожевенных и текстильных материалов.

Термоэлектричество и его использование в современной технике и технологии.

Характеристики магнитного поля. Закон Био-Савара-Лапласа. Магнитное поле прямолинейного и кругового тока.

Магнитный момент витка с током. Контур с током в магнитном поле. Магнитный поток.

Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле. Принципы работы электродвигателей. Электродвигатели в бытовых приборах.

Закон электромагнитной индукции. Принципы работы генераторов электрического тока.

Явления самоиндукции и взаимной индукции. Индуктивность

Переменный электрический ток . Закон Ома для переменного тока. Активная и реактивная нагрузка электрической цепи. Импеданс сопротивлений. Мощность переменного тока.

Трехфазный ток. Схемы включения потребителей в цепи трехфазного тока.

Магнитное поле в веществе. Магнитные моменты атомов. Намагниченность. Диа-, парамагнетизм. Магнитный гистерезис.

Магнитное поле в веществе. Ферромагнетизм. Магнитный гистерезис.

Повышение и понижение напряжения переменного тока. Трансформатор.

Принципы магнитной записи и воспроизведения информации.

Магнитные материалы и их использование в современных технологиях.

Студенты на качественно новом уровне, по сравнению со школьным, осваивают основные явления и понятия раздела. Детально разбирают вопросы кинематики и динамики свободных незатухающих и затухающих колебаний, вынужденных колебаний, явления резонанса, рассматривая в качестве примеров колебания пружинного, математического и физического маятников, электромагнитные колебания в колебательном контуре. Получают представление о резонансе напряжений и токов. Разбирают случаи сложения гармонических колебаний одного направления и сложение взаимно-перпендикулярных колебаний, модуляцию колебаний, получение фигур Лиссажу. При рассмотрении электромагнитных волн вводится представление о векторе Умова-Пойнтинга. Разбирают особенности стоячих механических и электромагнитных волн.
Переменный ток