Fizica II

Intrebari teoretice din fizica II

Expresia forței Coulomb dintre două sarcini. Faceți si un desen pe care să se indice orientarea forței.

Definiți intensitatea câmpului electric.

Intensitatea câmpului electric reprezintă forța exercitată asupra unităţii de sarcină.

Scrieți expresia intensității câmpului electric la distanța r de o sarcina punctiformă Q.

Scrieți expresia forței electrice exercitate de câmpul electric E asupra unei sarcini q plasate in câmp.

Scrieți expresia intensității câmpului electric total produs de un sistem de trei sarcini electrice punctiforme q1 q2 q3  aflate la distantele indicate de vectorii de poziție r1 r2 r3  de punctul respectiv. Faceți si desenul.

Ce informații oferă liniile de câmp electric despre câmpul electric? Ce indică săgeata?

Desenați liniile de câmp electric din jurul unei sarcini punctiforme, pozitive, q. Scrieți expresia intensității câmpului electric produs de această sarcină la distanța r.

Desenați liniile de câmp electric din jurul unei sarcini punctiforme, negative, q. Scrieți expresia intensității câmpului electric produs de această sarcina la distanța r.

Desenați liniile de câmp electric din jurul unui sistem de două sarcini electrice, punctiforme, egale ca valoare, dar una pozitiva și una negativă.

Desenați liniile de câmp electric din jurul unui sistem de doua sarcini electrice, punctiforme, egale ca valoare si ambele pozitive.

Definiți potențialul V al câmpului electric într-un anumit punct din spațiu (semnificație si formula de definiție).

Definim potențialul câmpului electric (V) produs de sarcina Q in punctul P ca lucru mecanic efectuat de câmpul electric pentru a deplasa unitatea de sarcină electrică din punctul P la infinit.

Scrieți expresia potențialului electric V produs de o sarcina punctiformă q la distanta r de aceasta.

\

\

Enunțați teorema lui Gauss pentru câmpul electric si precizați când este aceasta utilă in aplicații

Teorema lui Gauss afirmă că fluxul câmpului electric prin o suprafață închisă este proporțional cu sarcina electrică totală închisă în interiorul acelei suprafețe. Această teoremă este utilă în aplicații care implică calculul câmpului electric generat de distribuții de sarcini electrice, precum și în determinarea legăturii dintre câmpul electric și divergența câmpului electric.

Explicați modul de funcționare al unei cuști Faraday.

O cușcă Faraday este o structură metalică închisă care poate proteja obiectele din interiorul ei de câmpurile electromagnetice externe. Când un câmp electromagnetic extern atinge cușca, electronii din suprafața metalică se mișcă pentru a neutraliza câmpul electric. Acest lucru creează un câmp electric opus care anulează câmpul electromagnetic extern și împiedică pătrunderea acestuia în interiorul cuștii. În acest fel, obiectele din interiorul cuștii sunt protejate de interferențe electromagnetice externe.

Ce semnifică liniile de câmp magnetic? Care este unitatea de măsura pentru inducția magnetică?

\

Liniile de câmp magnetic reprezintă direcția și intensitatea câmpului magnetic. Unitatea de măsură pentru inducția magnetică este tesla (T).

\

Enunțați legea lui Ampere si precizați când poate fi aplicată pentru calculul inducției magnetice.

Legea lui Ampere afirmă că circulația câmpului magnetic închis este proporțională cu curentul electric care trece prin suprafața delimitată de conturul circuitului magnetic. Această lege poate fi aplicată pentru calculul inducției magnetice în cazul în care se cunoaște distribuția curentului electric într-un circuit magnetic închis.

Enuntati legea inductiei electromagnetice (si formula).

Legea inductiei electromagnetice enuntă faptul că o variație a câmpului magnetic într-un circuit electric va induce o forță electromotoare (fem) în acel circuit. Formula matematică a legii inductiei electromagnetice este:

EMF = -dΦ/dt

unde EMF reprezintă forța electromotoare indusă, iar dΦ/dt reprezintă rata de schimbare a fluxului magnetic prin circuit în funcție de timp.

\
Explicati aparitia curentilor turbionari (curenti Eddy) care apar in materialele conductoare in prezenta unui camp magnetic variabil.

\

\
\
Curentii turbionari (curenti Eddy) apar in materialele conductoare in prezenta unui camp magnetic variabil datorita fenomenului de inductie electromagnetica. Cand un material conductor este expus la un camp magnetic variabil, liniile de camp se schimba si creeaza o forta electromotoare (fem) in material. Aceasta fem genereaza curenti turbionari care circula in material si produc pierderi de energie prin transformarea energiei electrice in caldura.

Cum pot fi redusi curenti turbionari in transformatoare?

Curentii turbionari pot fi redusi in transformatoare prin utilizarea unor nuclee de fier cu pierderi reduse, prin utilizarea unor nuclee cu sectiunea transversala redusa, prin utilizarea unor nuclee cu forma speciala, prin utilizarea unor nuclee din materiale speciale, prin utilizarea unor nuclee cu strat subtire de izolatie intre lamelele de fier, prin utilizarea unor nuclee cu lamele de fier orientate in aceeasi directie si prin utilizarea unor nuclee cu lamele de fier de grosime redusa.

\
Ce sunt undele electromagnetice si care pot fi sursele acestor unde?

\
\

Undele electromagnetice sunt unde formate din câmpuri electrice și magnetice oscilante, care se propagă prin spațiu fără a necesita un mediu material. Sursele acestor unde pot fi diverse, cum ar fi antenele, dispozitivele electronice, radiația cosmică sau chiar corpuri încălzite.

Definiti momentul dipolar (desen, formula, unitate de masura)

Momentul dipolar este o mărime fizică vectorială care caracterizează distribuția de sarcină electrică într-un sistem. Formula este:

**p = q * d * cos(theta)**

unde:

* p este momentul dipolar
* q este magnitudinea sarcinii
* d este distanța dintre sarcini
* theta este unghiul dintre direcția sarcinii și direcția distanței dintre sarcini

Unitatea de măsură pentru momentul dipolar este Coulomb-metru (Cm).

Sa se defineasca polarizarea unui sistem de dipoli electrici. Sa se ilustreze cu desene.

\

Polarizarea unui sistem de dipoli electrici reprezintă orientarea dipolilor sub acțiunea unui câmp electric extern. Aceasta poate fi realizată prin aplicarea unui câmp electric extern asupra unui material dielectric, ceea ce duce la alinierea dipolilor electrici ai atomilor din material. În consecință, materialul dobândește un moment dipolar electric net, ceea ce duce la o polarizare a materialului.

\

Definiti momentul magnetic al unei bucle de current (si desenul)

\

Momentul magnetic al unei bucle de curent este dat de formula:

**M = I * A * n**

unde:

* M este momentul magnetic al buclei de curent
* I este intensitatea curentului electric care strabate bucla
* A este aria buclei de curent
* n este vectorul normal la planul buclei de curent

\

Definiti magnetizarea materialelor.

Magnetizarea materialelor este procesul prin care un material devine magnetizat sau are proprietatea de a atrage alte materiale. Acest proces poate fi realizat prin expunerea materialului la un câmp magnetic extern sau prin trecerea unui curent electric prin material. Magnetizarea poate fi măsurată prin inducție magnetică sau prin magnetizare specifică.

Descrieti materialele diamagnetice.

Materialele diamagnetice sunt acele materiale care prezintă o ușoară respingere față de un câmp magnetic aplicat. Aceste materiale nu au proprietăți magnetice permanente și nu pot fi magnetizate permanent. Exemple de materiale diamagnetice includ cuprul, argintul, aurul și grafitul. Aceste materiale prezintă o ușoară respingere față de un câmp magnetic aplicat, dar această respingere este mult mai slabă decât cea prezentă în cazul materialelor paramagnetice sau feromagnetice.

Descrieti materialele paramagnetice.

Materialele paramagnetice sunt acele materiale care prezintă o ușoară magnetizare în prezența unui câmp magnetic extern, dar această magnetizare dispare atunci când câmpul magnetic este eliminat. Aceste materiale au un moment magnetic total nenul, dar acesta este foarte mic și nu este orientat într-o direcție preferată. Exemple de materiale paramagnetice includ aluminiul, platina și titanul.

Descrieti materialele feromagnetice.

\

Materialele feromagnetice sunt materiale care prezintă proprietatea de a fi atraite puternic de un magnet și de a putea fi magnetizate. Aceste materiale sunt alcătuite din atomi sau molecule care au momente magnetice proprii și care se aliniază într-un câmp magnetic extern. Exemple de materiale feromagnetice includ fierul, nichelul, cobaltul și aliajele acestora. Aceste materiale sunt utilizate în diverse aplicații, cum ar fi producerea de componente pentru motoare electrice, generatoare și transformatoare.

\

In ce consta efectul fotoelectric?

\
\

Efectul fotoelectric consta in emisia de electroni de catre un material atunci cand este lovit de radiatia electromagnetica cu o anumita frecventa sau energie.

Enuntati conditiile de nedeterminare ale lui Heisenberg

Principiul de incertitudine al lui Heisenberg afirma ca nu se poate masura simultan pozitia si impulsul unei particule cu o precizie absoluta.

Conditia de nedeterminare este data de relatia:

Δx \* Δp >= h/4π

unde Δx reprezinta incertitudinea pozitiei, Δp reprezinta incertitudinea impulsului, iar h este constanta lui Planck.

Indicati semnificatia functiei de stare in mecanica cuantica. Ce indica patratul acesteia?

Functia de stare in mecanica cuantica descrie starea cuantica a unui sistem si contine toate informatiile posibile despre acesta. Patratul functiei de stare indica probabilitatea de a gasi particula in anumite pozitii sau stari cuantice.

In ce consta efectul tunel. Comparati cu fizica clasica.

Particulele pot trece prin bariere de potențial înalte, în ciuda lipsei de energie suficiente conform fizicii clasice. Acesta este rezultatul tunelării cuantice în care probabilitatea de trecere este mică, dar nenulă. Este o diferență fundamentală între fizica cuantică și fizica clasică.

Descrieti principiul de functionare al microscopului cu effect tunel.

Microscopul cu efect de tunel utilizează tunelarea cuantică a electronilor pentru a obține o imagine detaliată a suprafeței unui material. Un vârf ascuțit se apropie de suprafața materialului, iar prin tunelarea electronilor între vârf și suprafață se generează un curent electric detectat. Scanează suprafața materialului și produce o imagine 2D/3D a structurii atomice și moleculare.