Билеты по физике / Билет35

1) dA=-dW А=qq₁/ 4πε₀r₁-qq₂/ 4πε₀r₂ =-∆W W1=qq₁/ 4πε₀r₁ W2= qq₂/ 4πε₀r₂ Величина φ=W/q называется потенциалом поля и численно равен потенциальной энергии, которой обладает в данной точке поля единичный положительный заряд. φ=q/4πε₀r => A=(q1(φ2-φ1). Потенциал является энергетической характеристикой поля, Е – силовая характеристика. φ=А∞/q₀, т.к. потенциал равен работе, которую совершили силы поля над единичным положительным зарядом при удалении его из данной точки в ∞. Связь между потенциалом и напряженностью такая же, как и связь между силой и работой dA=-Fdl=qEdl, dA=φq₀-qd(φ+dφ)=-q₀dφ => Edl=-q₀dφ , E=-dφ/dl=-gradφ – взаимосвязь между напряженностью и потенциалом. Градиентом скалярной величины называется вектор, направленный в сторону возрастания этой величины и численно равный скорости изменения этой величины. Градиент φ противоположен по направлению вектору напряженности. Поверхность одинакового потенциала называется эквипотенциальной поверхностью.

2)Эффект Холла – возникновение в металле (или полупроводнике) с током плотностью j, помещенном в м. п. В, электрического поля в направлении перпендикулярном В и j. Поместим металлическую пластину с током плотностью j в м. п. В, перпендикулярно j. Элементы испытывают действие силы Лоренца. Т.е. у верхнего края пластины возникает повышенная концентрация электронов, а у нижней – их недостаток (заряд ‘+”). В результате между краями пластины возникает дополнительное поперечное электрическое поле, направленное снизу вверх. Когда напряженность этого поперечного поля достигает такой величины, что его действие на заряды будет уравновешивать силу Лоренца, то установится стационарное распределение зарядов в в поперечном направлении. Тогда T_B=e∆φ/q=evB или ∆φ=vBq, где ∆φ – поперечная (Холловская) разность потенциалов. Учитывая. что сила тока I=jS=evS(S- площадь поперечного сечения электронов), получим ∆φ=IB_a/nead=I_B/ned=IB/d. т.е. Холловская поперечная разность потенциалов ~магнитной индукции В, сила тока I~d. R=1/ne – постоянная Холла, зависящая от вещества. По измеренному значению постоянной Холла можно определить концентрацию носителей тока в проводнике, судить о природе проводимости полупроводников, т.к. знак R совпадает со знаком носителей тока.

3)Дано На е действует постоянная сила F=eE, под действием

v=10 м/c этой силы он получит ускорение a=F/m=eE/m, Пролетая длину

d=2 см l конденсатора за время t=l/vo, е отклоняется на расстояние

l=0,1 см y=at²/2=eEl²/2mvo², чтобы е не вылетел из конденсатора,

U-? должно выполняться условие y≥d/2, т.е. eEl²/2mvo²≥d/2, E=U/d => eUl²/2dmvo²≥d/2. Наименьшая разность потенциалов U=(mvo²d²/el²)^1/2=0,2275 B

4)Дано a=F/m=qE/m, t=R/vo, l=vo+at²/2, v0=0 =>

E=3*10⁴ В/м l= at²/2 => t=(2l/a)^1/2, v=at=(2la)^1/2=(2qEl/m)^1/2

l=0,1 м При вылете в м. п на протон действует сила Лоренца

В=1 Тл F=evB. а_ц=F/m=qvB/m=v²/R => R=mv/qB=

m_p=1,67*10^-27 кг = m(2qEl/m)^1/2/qB=(2mEl/q)^1/2/B=0,7 см

w-?R-? w=1/T, T=2πR/v => w=v/2πR=(2qEl/m)^1/2/2πR=

=B(q/2mEl)^1/2(2qEl/m)^1/2/2πR=1,5 *10⁷ c^-1

5)Дано τ=L/R – время релаксации (время, за которое сила

lк=0,8 м тока уменьшается в е раз)

m=0,4 кг R= ρ_удlпр/Sпр= ρ_удlпрlпр/Vпр=ρ_удlпр²ρ/m

ρ=2,7*10⁹ кг/м³

ρ_уд=2,6*10^-9 Ом*м

τ-?