
- •«Тюменский государственный нефтегазовый университет»
- •Физика, часть 2
- •1.Электростатика
- •1.1.Электрические заряды и электрическое поле. Принцип суперпозиций полей
- •1.2.Понятие о плотности заряда
- •1.3.Применение принципа суперпозиции к расчету электростатических полей. Электростатическое поле на оси заряженного кольца
- •Подставим выражение (1.14) в формулу (1.13) и вынесем за знак интеграла постоянные величины, получим:
- •1.4.Геометрическое описание электрического поля.
- •1.5. Поток вектора напряжённости электростатического поля
- •Потоком вектора через бесконечно малую площадку называется скалярное произведение
- •1.6. Теорема Остроградского-Гаусса
- •1.7. Применение теоремы Остроградского-Гаусса к расчёту электростатических полей
- •Поле бесконечной равномерно заряженной по поверхности плоскости.
- •2. Поле двух бесконечных параллельных плоскостей, заряженных разноимённо.
- •3.Поле бесконечного равномерно заряженного по поверхности цилиндра
- •4.Поле равномерно заряженной по поверхности сферы
- •1.8. Работа сил электростатического поля. Потенциал
- •Подставим выражения (1.47) и (1.48) в формулу (1.46), получим:
- •1.9. Циркуляция вектора напряженности электростатического поля
- •1. 10. Связь между напряженностью электростатического поля и потенциалом
- •1.11. Вычисление потенциала по напряженности поля
- •2.Электрическое поле в веществе
- •2.1.Электрическое поле в диэлектриках. Диполь и дипольный момент. Поляризованность
- •Внутреннее электрическое поле в диэлектрике (микрополе) достигает величины Евнутр. 1011 в/м. Внешние поля Евнеш.. 107 в/м.
- •Поляризованность диэлектрика определится выражением:
- •Безразмерная величина показывает, во сколько раз напряжённость поля в диэлектрике меньше, чем в вакууме. Она называется относительной диэлектрической проницаемостью вещества.
- •2.2.Виды диэлектриков и механизм поляризации
- •2.3. Сегнетоэлектрики и их свойства
- •2.4. Пьезоэлектрический эффект
- •2.5. Вектор электрического смещения. Теорема Гаусса для электрического поля в диэлектрике
- •2.5. Проводники в электрическом поле
- •2.6. Электроемкость уединенного проводника. Конденсаторы.
- •2.6. Параллельное и последовательное соединение конденсаторов
- •2.7. Энергия электрического поля
- •Контрольные вопросы и задания
- •3. Постоянный электрический ток
- •3.1.Характеристики электрического тока
- •3.2.Законы Ома и Джоуля-Ленца для однородного проводника
- •Разность потенциалов на концах цилиндра равна
- •Сопротивление цилиндра выражается формулой
- •3.3.Сторонние силы. Э.Д.С. Закон Ома для неоднородного участка цепи
- •Второй интеграл равен разности потенциалов на концах участка:
- •Это выражение называется законом Ома для неоднородного участка цепи.
- •3.4. Правила Кирхгофа
- •3.5. Классическая электронная теория металлов
- •Вывод закона Ома на основе электронной теории
- •Вывод закона Джоуля-Ленца на основе электронной теории
- •Вывод закона Видемана-Франца на основе электронной теории
- •3.6. Достоинства и затруднения классической электронной теории металлов Классическая электронная теория металлов (как и любая другая теория) имеет свои достоинства и недостатки.
- •3.7. Работа выхода электронов из метала. Термоэлектронная эмиссия
- •Контрольные вопросы и задания
- •4. Магнитное поле в вакууме
- •4.1. Магнитная индукция. Закон Ампера.
- •4.2. Магнитное поле в вакууме. Закон Био-Савара - Лапласа.
- •4.3. Магнитное поле прямолинейного проводника с током
- •4.4. Магнитное поле кругового тока
- •4.5. Магнитный момент витка с током
- •4.6. Магнитное поле движущегося заряда
- •4.7. Вихревой характер магнитного поля. Циркуляция вектора магнитной индукции. Закон полного тока
- •Из рисунка следует, что
- •4.8. Применение закона полного тока. Магнитное поле соленоида и тороида
- •Подставляя (4.43) в (4.42) и производя сокращения, получим:
- •4.9. Сила Лоренца
- •4.10. Движение заряженных частиц в магнитном поле
- •Период обращения частицы по окружности равен:
- •4.11. Эффект Холла
- •4.12. Механическая работа в магнитном поле
- •4.13. Магнитный поток
- •П отоком вектора магнитной индукции сквозь бесконечно малую площадку (магнитным потоком) называется скалярное произведение
- •4.14. Контур с током в однородном магнитном поле
- •4.15. Контур с током в неоднородном магнитном поле
- •Контрольные вопросы и задания
- •Магнитное поле в веществе
- •5.1. Намагничивание вещества. Вектор намагниченности
- •5.2. Закон полного тока для магнитного поля в веществе
- •5.3. Магнитные моменты электронов и атомов
- •Движущийся по орбите электрон обладает моментом импульса:
- •5.4. Влияние магнитного поля на орбитальное движение электронов. Объяснение диамагнетизма
- •5.5. Парамагнетизм
- •5.6. Классификация магнетиков
- •5.7. Ферромагнетики и их свойства
- •5.8. Доменная структура и механизм намагничивания ферромагнетиков
- •5.9. Антиферромагнетизм. Ферримагнетизм. Ферриты
- •Контрольные вопросы и заданимя
- •6. Электромагнитная индукция
- •6.1. Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца.
- •6.2. Природа электромагнитной индукции
- •6.3. Токи Фуко
- •6.4. Явление самоиндукции. Э.Д.С. Самоиндукции. Индуктивность
- •6.5. Явление взаимной индукции. Взаимная индуктивность.
- •6.6. Токи при размыканиии и замыкании цепи
- •Задача об исчезновении тока при размыкании цепи
- •Задача об установлении тока при замыкании цепи
- •6.6. Энергия магнитного поля. Объёмная плотность энергии
- •Контрольные вопросы и задания
- •7. Электромагнитные колебания
- •7.1. Электрический колебательный контур. Процессы, протекающие в колебательном контуре
- •Энергия электрического поля в конденсаторе равна
- •7.2.Затухающие электромагнитные колебания
- •В любой момент времени ток в контуре равен
- •А напряжение на конденсаторе
- •Э.Д.С. Самоиндукции
- •7.3.Вынужденные электромагнитные колебания. Резонанс
- •Ток в контуре определится выражением:
- •Амплитуда силы тока при резонансе равна
- •Пусть напряжение, приложенное к контуру, равно
- •7.4.Относительная ширина резонансной кривой. Определение добротности контура
- •Из выражения (7.54) следует:
- •Относительная ширина резонансной кривой равна
- •7.5. Ёмкость и индуктивность в цепи переменного тока
- •Контрольные вопросы и задания
- •8. Основы теории максвелла электромагнитного поля
- •8.1. Вихревое электрическое поле. Первое уравнение Максвелла
- •8.2. Ток смещения. Второе уравнение Максвелла
- •С учетом (8.9) для плотности тока смещения получим:
- •8.3. Третье и четвертое уравнения Максвелла. Полная система уравнений Максвелла
- •9. Электромагнитные волны
- •9.1. Свойства электромагнитных волн
- •9.2. Энергия электромагнитных волн. Вектор плотности потока энергии Умова-Пойнтинга
- •9.3. Излучение электромагнитных волн
- •9.3. Шкала электромагнитных волн
- •Математическое приложение
- •Содержание
- •7.2.Затухающие электромагнитные колебания.......................................129
- •8.1. Вихревое электрическое поле. Первое уравнение Максвелла......143
- •8.3. Третье и четвертое уравнения Максвелла. Полная система уравнений Максвелла.................................................................... ......................147
- •Часть 2
- •Издательство «Нефтегазовый университет»
- •625000 Тюмень, ул. Володарского,38
- •625039 Тюмень, ул. Киевская, 52
Контрольные вопросы и задания
Каков физический смысл понятий:
а) сила тока;
б) плотность тока;
в) электродвижущая сила источника тока?
Сформулируйте и запишите законы Ома и Джоуля-Ленца для однородного проводника в интегральной и дифференциальной форме
В каких единицах измеряются:
а) удельное электрическое сопротивление;
б) удельная тепловая мощность тока;
в) удельная электропроводность?
Через металлический проводник сечением S=1мм2 течет ток 0,1 А. Удельное электрическое сопротивление ρ=2·10-8 Ом·м. Чему равна:
а) плотность тока, текущего через проводник;
б) напряженность электрического поля в проводнике;
в) удельная тепловая мощность тока?
Сформулируйте и запишите закон Ома для неоднородного участка цепи.
Определить заряд, прошедший за 2 секунды по проводнику сопротивлением 20 Ом при равномерном нарастании напряжения на нем по закону U=kt, где k=0,1 B/c, t – время.
Сила тока в проводнике сопротивлением 10 Ом линейно нарастает от 0 до 3 А за 10 секунд. Определить заряд, прошедший по проводнику за это время и количество выделившегося тепла.
Сила тока в проводнике с сопротивлением R=20 Ом нарастает по линейному закону от i0=0 до imax=6 А. Определить теплоту, выделившуюся в этом проводнике за первую и за вторую секунду, а также отношение этих теплот.
Сила тока в проводнике изменяется со временем по закону i=i е
, где i0=2А, а α=10 с-1 . Определить заряд, прошедший через сечение проводника за время t=100 c.
Конденсатор, заполненный диэлектриком с диэлектрической проницаемостью =2,1 теряет за время =3,0 мин. половину сообщенного ему заряда. Предполагая, что утечка заряда происходит только через диэлектрик, вычислить его удельное сопротивление. (Ответ =1013 Ом. м )
Определить сопротивление растекания сферического заземлителя радиуса r=0,1 м, погруженного в грунт на глубину, значительно превышающую его pадиус. Удельное сопpотивление гpунта принять равным =1,0 Ом.м. (Ответ R=0,79 Ом )
Металлический шар радиуса a окружен концентрической с ним металлической оболочкой радиуса b. Пространство между этими электродами заполнено однородной и изотропной проводящей средой с удельным сопротивлением ρ. Найти электрическое сопротивление межэлектродного промежутка R. Рассмотреть случай b
.
Каково значение классической электронной теории металлов? Сформулируйте её основные положения.
Какие виды электронной эмиссии вы знаете?
Чему равно общее сопротивление цепи? R=6 Ом
С