Шпора по физике [2 семестр]1 / reshenye_bilety_po_fizike_elektrichestvo_i_magnetizm / Билет38

1)Физическая величина, определяемая работой, совершаемой сторонними силами при перемещении единичного положительного заряда, называется электродвижущей силой (ЭДС), действующей в цепи ε=A/Qo. Эта работа производится за счет энергии, затрачиваемой в источнике тока, включенного в цепь. Сторонние силы Fст, действующие на заряд Qo, могут быть выражены как: Fcт=TcтQo. Е – напряженность поля сторонних сил. Работа сторонних сил по перемещению заряда Qo на замкнутом участке цепи равна: A=Fстdl=Qo Fстdl, разделив на Qo, получим выражение для ЭДС, действующей в цепи: ε= Fстdl. ЭДС в замкнутой цепи может быть определена как циркуляция вектора напряженности поля сторонних сил. ЭДС, действующая на участке 1-2 равна ε12=(1,2) Fстdl. Напряжением U на участке 1-2 называется физическая величина, определяемая работой, совершаемой суммарным полем электростатических (кулоновских) и сторонних сил при перемещении единичного положительного заряда на данном участке цепи U12=φ1-φ2+ε12. Понятие напряжения является обобщением понятия разности потенциалов: напряжение на концах участка цепи равно разности потенциалов в том случае, если на этом участке не действуют ЭДС, т.е. сторонние силы отсутствуют

2)Согласно Максвеллу, если всякое перемещенное магнитное поле возбуждает в окружающем пространстве вихревое электрическое поле, то должно существовать и обратное явление: Всякое изменение электростатического поля должно вызывать появление в окружающем пространстве вихревого магнитного поля. ля установления количественных отношений между изменяющимся электрическим полем и вызываемым им магнитным полем Максвелл ввел так называемый ток смещения. Ток смещения - это изменяющееся во времени электрическое поле. Ток смещения потому и существует не только в вакууме ли диэлектриках, но и внутри проводников, по которым проходит переменный ток. Полная система уравнений Максвелла в интегральной форме: I: (L)E_Bdl=-∂B_ndS/∂t -> изменяющееся во времени магнитное поле является причиной возникновения электрического поля магнитной природы (оно вихревое) II: (L)Hdl=∫(jпр+ jан)/dS=∫(jпр+∂D/∂t)dS изменяющееся во времени электрическое поле вызывает появление магнитного поля наряду с током проводимости. III: DdS=∑qi – Теорема Гаусса для поля D поток вектора смещения электростатического поля сквозь произвольную замкнутую поверхность равен алгебраической сумме заключенных внутри этой поверхности свободных зарядов. IV: BdS=0 – теорема Гаусса для поля В: поток вектора магнитной индукции сквозь любую замкнутую поверхность равен нулю. Величины, входящие в уравнения Максвелла не являются независимыми и между ними есть связь : D=εoεE, B=μoμH, j=φE, εo и μо – электрическая и мгнитная постоянные, ε и μ – диэлектрическая и магнитная проницаемости, φ – удельная проводимость. Из уравнений Максвелла вытекает, что источниками электрического поля могут быть либо электрические заряды, либо изменяющееся во времени м.п., а м.п. могут возбуждаться либо перемещенными электрическими зарядами, либо …

Полная система дифференциальных уравнений Максвелла в дифференциальной форме wt*E=-∂β/∂t; divD=P; wtH=j+∂D/∂t;div B=0. Уравнение Максвелла – наиболее общее уравнение для электрических и магнитных полей в покоящихся срезах. Если заряды и токи непрерывно распределены в пространстве, то обе формы уравнений Максвелла эквиваленты.

3)дано: Движение протонов замедленное . Пусть начало координат

r_min=10^-11см в центре масс двух протонов, он будет в точке, делящей поплам

m_p=1,67*10^-27 кг отрезок, соединяющий частицы. Когда частицы находятся на

q_p=1б6*10^-19кг достаточно больших расстояниях друг от друга скорость каждой

v₀-? частицы v₁=v₀/2. По закону сохранения энергии W=Wк+Wп, где Wк=∑кин энергий общих протонов относительно центра масс. Wп 0- потенциальная энергия системы зарядов. В начальный момент Wп1=0, W=Wк1. В конечный момент Wк2=0; W=Wп2 => Wк1=Wп2; Wк1=mv₀²/4. Wп2=q1q2/4πε₀r=e²/4πε₀r_min=> mv₀²/4= e²/4πε₀r_min => v₀=2,35 Мм/c

4)

Rv=300 Ом По II правилу Кирхгоффа I: ε₁=I1(R1+R4)-IvRv

ε1=ε2=2,2B ε₂=I2(R2+R3)-IvRv

R1=100Ом По I правилу Кирхгоффа I1+I2=Iv

R2=200Ом I1=(ε₁+IvRv)/(R1+R4) I2=(ε₂+IvRv)/(R2+R3)

R3=300Ом (ε₁+IvRv)/(R1+R4)+(ε₂+IvRv)/(R2+R3)=I_r => ε₁(R2+R3)+

R4=400Ом +IvRv(R2+R3)+ε₂(R1+R4)+IvRv(R1+R4)=I_r(R1+R4)(R2+R3)

Uv-? Ir=(-ε₁(R2+R3)-ε₂(R1+R4))/(Rv(R2+R3)+Rv(R1+R4)-(R1+R4)(R2+R3))

=0,032A Uv=IvRv=9,6B

39

3)Дано: Плотность связанных зарядов δ′=æε₀Е, где æ=ε-1

d=1см Е=ε₀/ε ; ε₀=U/d => δ′=(ε-1)Uε₀/εd =>

δ′=6,2*10^-6 Кл/см² U=δ′εd/ε₀(ε-1)=8757В.м

ε=5

U-?

4)Дано: По II закону Кирхгоффа: I: ε₁=I1R1+I3R3

ε₁=110B II: ε₂=I2R2+I3R3

ε₂=220B По I правилу Кирхгоффа I1+I2=I3

R1=R2=100 Ом ε₁-ε₂=I1R1-I2R2 => I1= (ε₁-ε₂+I2R2)/R1

R3=500 Ом ε₂=I2R2+I1R3+I2R3 => I2= (ε₂-I1R3)/(R2+R3).

I-? Тогда I1=(ε₁-ε₂+(ε₂-I1R3)R2/(R2+R3))/R1;

I1R1=(ε₁(R2+R3)-ε₂(R2+R3)-ε₂R2-I1R2R3)/(R2+R3)

I1R1(R2+R3)+I1R2R3=ε₁(R2+R3)-ε₂(R2+R3) => I1=(ε₁-ε₂)(R2+R3)/(R1(R2+R3)+R2R3)=0,64