![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «московский государственный университет путей сообщения»
- •Направления:190901.65 «Системы обеспечения движения поездов»
- •Общие указания к выполнению контрольных работ
- •Рекомендуемая литература
- •Контрольная работа № 1
- •1. Основные формулы, необходимые для решения
- •Момент инерции тел правильной геометрической формы относительно неподвижной оси вращения
- •Примеры решения задач
- •Контрольная работа № 2 основные формулы, необходимые для решения
- •I. Электростатика
- •II. Постоянный ток
- •III. Магнетизм
- •Примеры решения и оформления задач
- •1. Основные физические постоянные
- •Множители и приставки для образования десятичных кратных и дольных единиц и их наименования
- •Греческий алфавит
Контрольная работа № 2 основные формулы, необходимые для решения
I. Электростатика
1. Закон сохранения электрических зарядов
В замкнутой системе:
Q
=
= const.
2. Дискретность электрических зарядов:
Q = ne,
где n = 1, 2...; е = ± 1,6 . 10-19 Кл – элементарный электрический заряд
3. Закон Кулона
в векторной форме:
,
в скалярной форме:
,
где F12 - сила взаимодействия двух точечных (сферических) зарядов в вакууме; r - расстояние между зарядами или центрами сфер; ε0 = 8,85·10-12 Ф·/м - электрическая постоянная.
4. Линейная плотность зарядов:
.
.
5. Поверхностная плотность зарядов:
.
.
6. Объемная плотность зарядов:
.
.
7. Напряженность электростатического поля:
,
,
где
- сила, действующая на точечный
положительный заряд Q0,
помещенный в данную точку поля.
8. Потенциал электростатического поля:
,
,
где Wп - потенциальная энергия заряда Q0; A∞ - работа перемещения заряда из данной точки поля за его пределы.
9. Принцип суперпозиции:
Напряженность и потенциал результирующего поля, создаваемого системой точечных зарядов, равны соответственно:
где Е1 и φi - напряженность и потенциал, создаваемый в данной точке поля зарядом Qi.
10. Разность потенциалов между двумя точками электростатического поля:
,
где A12 – работа поля по перемещению заряда между точками 1 и 2.
11. Связь между напряженностью и потенциалом электростатического поля:
,
=
,
где
- линейный интеграл напряженности
электростатического поля.
12. Связь между напряженностью и потенциалом однородного поля:
;
Δφ = Ed .
13. Циркуляция вектора напряженности электростатического поля:
,
где Е l - проекция вектора E на направление элементарного перемещения dl. Интегрирование производится по любому замкнутому контуру.
14. Работа, совершаемая силами электростатического поля при перемещении заряда из точки 1 в точку 2:
,
A12
= Q0
Q0
.
15. Работа по перемещению точечного заряда Q в поле точечного заряда Q0:
.
16. Работа по перемещению заряда в однородном электростатическом поле:
A12 = QEl cosα .
17. Поток вектора напряженности электростатического поля через элементарную площадку:
dN
,
dN = EdScos α = EndS,
где
- вектор, модуль которого равен dS , а
направление совпадает с нормалью
к площадке; En
= Ecos α - составляющая вектора
по направлению нормали к площади
18. Поток вектора напряженности электростатического поля через произвольную поверхность:
NE
=
=
.
19. Теорема Гаусса для электростатического поля в вакууме:
NE=
=
,
в случае непрерывного распределения зарядов
NE
=,
где ε0– электрическая постоянная, Qi - алгебраическая сумма зарядов внутри поверхности; n-число зарядов; ρ - объемная плотность зарядов.
20. Применение теоремы Гаусса к расчету электрических полей.
Система зарядов |
Напряженность поля |
Потенциал |
Точечный заряд Q |
E = Q/4πε0r2 |
|
Равномерно заряженная бесконечная плоскость с поверхностной плотностью зарядов σ |
E = σ/2ε0 |
|
Две равномерно разноименно заряженные бесконечные плоскости, расположенные на расстоянии d |
r ≤ 0, r ≥ d: E= 0 0 < r < d: E = σ/ε0 |
|
Равномерно заряженная сфера радиусом R |
0 < r < R: E = 0 r = R: E = Q/4πε0R2 r > R: E = Q/4πε0r2 |
0
< r ≤ R:
r
> R:
|
Равномерно объемно заряженный шар, радиусом R |
0 < r < R: E = Qr/4πε0R3 r = R: E = O/4πε0R2 r > R: E = Q/4πε0r2 |
0 < r < R:
r > R: φ = Q/4πε0r |
Равномерно заряженный бесконечный цилиндр радиуса R (нить) с линейной плотностью заряда τ |
r < R: E = 0 r = R: E = τ/2πε0R; r > R: E = τ/2πε0r |
r
< R:
r
> R:
|
21. Электроемкость уединенного проводника:
,
,
где Q–заряд, сообщенный проводнику, φ - потенциал проводника.
Электроемкость проводника, помещенного в диэлектрик:
C = εC0.
22. Электроемкость шарового проводника:
C = 4πε0εR,
где R–радиус шара; ε - диэлектрическая проницаемость среды.
23. Электроемкость конденсатора:
C
=
,
где Q – заряд, сообщенный одной из обкладок; ∆φ - разность потенциалов между обкладками.
24. Емкость плоского конденсатора:
,
где S - площадь каждой пластины конденсатора; d – расстояние между пластинами.
25. Емкость системы конденсаторов:
последовательное соединение:
1/
C =
1/
Ci;
параллельное соединение:
C
=
Ci,
где Ci - емкость i-го конденсатора, n - число конденсаторов в батарее.
26. Энергия взаимодействия системы точечных зарядов:
,
где
- потенциал, создаваемый всеми зарядами,
кроме i–го в той точке, где находится
заряд Qi.
27. Энергия уединенного заряженного проводника:
,
где
Q – заряд; C – электроемкость,
– потенциал проводника
28. Энергия заряженного конденсатора:
,
где
- разность потенциалов между обкладками.
29. Энергия электростатического поля плоского конденсатора (однородное поле):
,
где S– площадь одной из пластин; V = Sd - объем конденсатора
30. Объемная плотность энергии:
w
=
;
.