
- •Курс физики электричество и магнетизм
- •Оренбург 2006
- •Содержание
- •Глава 1 Электрическое поле в вакууме
- •§ 1.1 Закон сохранения электрического заряда
- •§ 1.2 Закон Кулона
- •§ 1.3 Электростатическое поле. Напряженность электростатического поля
- •§ 1.4 Потенциал. Связь между потенциалом и напряженностью электрического поля
- •§ 1.5 Электрический диполь
- •§ 1.6 Теорема Остроградского Гаусса
- •Глава 2 Электрическое поле в диэлектриках
- •§ 2.7 Поляризация диэлектриков
- •§ 2.8 Поляризованность. Напряженность поля в диэлектрике
- •§ 2.9 Электрическое смещение. Теорема Остроградского – Гаусса для электростатического поля в диэлектрике
- •§ 2.10 Условия на границе раздела двух диэлектрических сред
- •§ 2.11 Сегнетоэлектрики
- •Верные ответы в заданиях отмечены красным цветом.
- •Глава 3 Энергия электрического поля
- •§ 3.12 Электроемкость
- •§ 3.13 Конденсаторы
- •§ 3.14 Соединение конденсаторов
- •§ 3.15 Энергия электрического поля
- •Верные ответы в заданиях отмечены красным цветом.
- •Глава 4 Постоянный электрический ток
- •§ 4.16 Электрический ток
- •§ 4.17 Сторонние силы. Электродвижущая сила и напряжение
- •§ 4.18 Закон Ома. Сопротивление проводников
- •§ 4.19 Разветвленные цепи. Правила Кирхгофа
- •§ 4.20 Работа и мощность тока. Закон Джоуля – Ленца
- •Глава 5 Магнитное поле
- •§ 5.21 Магнитное поле и его характеристики
- •§ 5.22 Закон Био-Савара-Лапласа
- •§ 5.23 Магнитное поле движущегося заряда
- •§ 5.24 Закон Ампера. Сила Лоренца
- •§ 5.25 Работа при перемещении контура с током в постоянном магнитном поле
- •Глава 6 Электромагнитная индукция
- •§ 6.26 Явление электромагнитной индукции
- •§ 6.27 Закон электромагнитной индукции (закон Фарадея)
- •§ 6.28 Генератор переменного тока
- •§ 6.29 Вихревые токи (токи Фуко)
- •§ 6.30 Явление самоиндукции. Индуктивность
- •§ 6.31 Взаимная индукция
- •§ 6.32 Энергия магнитного поля
- •Верные ответы в заданиях отмечены красным цветом.
- •Глава 7 Магнитные свойства вещества
- •§ 7.33 Магнитные моменты электронов и атомов
- •§ 7.34 Диа- и парамагнетизм
- •§ 7.35 Намагничивание магнетика
- •§ 7.36 Циркуляция вектора магнитной индукции
- •§ 7.37 Условия на границе раздела двух магнетиков
- •§ 7.38 Ферромагнетизм
- •§ 7.39 О теории ферромагнетизма
- •Глава 8 Уравнения Максвелла
- •§ 8.40 Вихревое электрическое поле
- •§ 8.41 Ток смещения
- •§ 8.42 Уравнения Максвелла для электромагнитного поля
- •§ 43 Относительность электрического и магнитного полей
- •Глава 9 Электрические колебания
- •§ 9.44 Квазистационарные токи
- •§ 9.45 Колебательный контур
- •§ 9.46 Свободные затухающие колебания
- •§ 9.47 Вынужденные электрические колебания
- •§ 9.48 Мощность, выделяемая в цепи переменного тока
- •Верные ответы в заданиях отмечены красным цветом.
- •Глава 10 Контрольная работа § 10.1 Общие методические указания к решению задач и выполнению контрольных работ
- •§ 10.2 Контрольные задачи
- •Глава 11 Экзамены
- •§ 11. 1 Общие положения
- •§ 11. 2 Экзаменационные тестовые задания
- •Глава 12 Примеры решения задач
- •Литература, рекомендуемая для изучения физики
- •Список использованных источников
- •Приложение а (справочное) Основные физические константы
- •Приложение в (справочное)
Верные ответы в заданиях отмечены красным цветом.
Упражнения для самоконтроля
9.1. Колебательный контур содержит катушку с общим числом витков, равным 50, индуктивностью 5 мкГн и конденсатор емкостью 2нФ. Максимальное напряжение на обкладках конденсатора составляет 150 В. Определить максимальный магнитный поток, пронизывающий катушку. [0,3 мкВб]
9.2. За время, за которое система совершает 100 полных колебаний, амплитуда уменьшается в три раза. Определить добротность системы. [286]
9.3. Колебательный контур содержит катушку индуктивностью 25 мГн, конденсатор емкостью 10 мкФ и резистор сопротивлением 1 Ом. Конденсатор заряжен количеством электричества q0 = 1 мКл. Определить: 1) период колебаний контура; 2) логарифмический декремент затухания колебаний; 3) уравнение зависимости изменения напряжения на обкладках конденсатора от времени. [1) 3,14 мс; 2) 0,05; 3) U = 100e20tcos636t
9.4. Последовательно соединенные резистор с сопротивлением 110 Ом и конденсатор подключены к источнику внешнего переменного напряжения с амплитудным значением 110 В. Оказалось, что амплитудное значение установившегося тока в цепи 0,5 А. Определить разность фаз между током и внешним напряжением. [60°]
9.5. В цепь переменного тока частотой 50 Гц включена катушка длиной 50 см и площадью поперечного сечения 10 см2, содержащая 3 000 витков. Определить активное сопротивление катушки, если сдвиг фаз между напряжением и током составляет 60°. [4,1 Ом]
9.6. Генератор, частота которого составляет 32 кГц и амплитудное значение напряжения равно 120 В, включен в резонирующую цепь, емкость которой 1 нФ. Определить амплитудное значение напряжения на конденсаторе, если активное сопротивление цепи 5 Ом. [119 кВ]
9.7. Колебательный контур содержит катушку индуктивностью 5 мГн и конденсатор емкостью 2 мкФ. Для поддержания в колебательном контуре незатухающих гармонических колебаний с амплитудным значением напряжения на конденсаторе 1 В необходимо подводить среднюю мощность 0,1 мВт. Считая затухание колебаний в контуре достаточно малым, определить добротность данного контура. [100]
9.8. Колебательный контур имеет емкость
С, индуктивность L и
активное сопротивление R.
Найти, через сколько колебаний амплитуда
тока в контуре уменьшится в е раз.
9.9. Найти время t0, за которое амплитуда колебаний тока в контуре с добротностью Q уменьшится в раз, если частота затухающих колебаний равна .
Глава 10 Контрольная работа § 10.1 Общие методические указания к решению задач и выполнению контрольных работ
1 За время изучения курса физики студент должен представить контрольные работы после изучения каждого раздела дисциплины (всего 5 разделов).
2 Номера задач, которые студент должен включить в свою контрольную работу, определяются по таблицам вариантов. Номер варианта определяется по последней цифре номера зачетной книжки. Критерии оценки контрольной работы следующие:
- “отлично” - 9-10 правильных ответов;
- “хорошо” - 8-9 правильных ответов;
- “удовлетворительно” - 6-7 правильных ответа;
- “неудовлетворительно” - менее 6 правильных ответов.
При получении положительной оценки контрольная работа считается засчитанной.
3 Контрольные работы нужно выполнять письменно на листах формата А4, либо в электронном виде (высылается на факультет дистанционных образовательных технологий). Титульный лист включает в себя следующие пункты, расположенные по высоте страницы в следующей последовательности (сверху вниз):
- Министерство образования и науки Российской Федерации;
- Оренбургский государственный университет;
- контрольная работа по дисциплине «Физика»;
- фамилию и инициалы студента, группа, номер зачетной книжки;
- номер варианта.
4 Условия задач в контрольной работе надо переписать полностью без сокращений. Для замечаний преподавателя на страницах оставлять поля. В конце контрольной работы необходимо оставить 1-2 чистые страницы, предназначенные для замечаний рецензента.
5 В конце контрольной работы указать, каким учебником или учебным пособием студент пользовался при изучении физики (название учебника, автор, год издания). Это делается для того, чтобы рецензент в случае необходимости мог указать, что следует студенту изучить для завершения контрольной работы.
При выполнении контрольных заданий студентам можно рекомендовать данное пособие, литературу, указанную в конце пособия, справочные материалы из приложений к данному пособию.
6 Если контрольная работа при рецензировании не зачтена, студент обязан представить ее на повторную рецензию, включив в нее те задачи, решения которых оказались неверными. Повторную работу необходимо представить вместе с не зачтенной.
7 Решения задач следует сопровождать краткими, но исчерпывающими пояснениями; в тех случаях, когда это возможно, дать чертеж, выполненный с помощью чертежных принадлежностей.
8 Решать задачу надо в общем виде, т. е. выразить искомую величину в буквенных обозначениях величин, заданных в условии задачи. При таком способе решения не производятся вычисления промежуточных величин.
9 После получения расчетной формулы для проверки правильности ее следует подставить в правую часть формулы вместо символов величин обозначения единиц измерения этих величин, произвести с ними необходимые действия и убедиться в том, что полученная при этом единица измерения соответствует искомой величине. Если такого соответствия нет, то это означает, что задача решена неверно.
10 Числовые значения величин при подстановке их в расчетную формулу следует выражать только в единицах СИ. В виде исключения допускается выражать в любых, но одинаковых единицах измерения числовые значения однородных величин, стоящих в числителе и знаменателе дроби и имеющих одинаковые степени.
11 При подстановке в расчетную формулу, а также при записи ответа числовые значения величин следует записывать как произведение десятичной дроби с одной значащей цифрой перед запятой на соответствующую степень десяти (т.е. в нормированном виде). Например, вместо 3520 надо записать 3,52103, вместо 0,00129 записать 1,29103 и т. п.
12 Вычисления по расчетной формуле надо проводить с соблюдением правил приближенных вычислений. Как правило, окончательный ответ следует записывать с тремя значащими цифрами. Это относится и к случаю, когда результат получен с применением калькулятора.
Таблица вариантов
Вариант |
Номера задач |
|||||||||
1 |
201 |
211 |
221 |
231 |
241 |
251 |
261 |
271 |
281 |
291 |
2 |
202 |
212 |
222 |
232 |
242 |
252 |
262 |
272 |
282 |
292 |
3 |
203 |
213 |
223 |
233 |
243 |
253 |
263 |
273 |
283 |
293 |
4 |
204 |
214 |
224 |
234 |
244 |
254 |
264 |
274 |
284 |
294 |
5 |
205 |
215 |
225 |
235 |
245 |
255 |
265 |
275 |
285 |
295 |
6 |
206 |
216 |
226 |
236 |
246 |
256 |
266 |
276 |
286 |
296 |
7 |
207 |
217 |
227 |
237 |
247 |
257 |
267 |
277 |
287 |
297 |
8 |
208 |
218 |
228 |
238 |
248 |
258 |
268 |
278 |
288 |
298 |
9 |
209 |
219 |
229 |
239 |
249 |
259 |
269 |
279 |
289 |
299 |
0 |
210 |
220 |
230 |
240 |
250 |
260 |
270 |
280 |
290 |
300 |