МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

ТЕХНІЧНИЙ КОЛЕДЖ

ЛУЦЬКОГО НАЦІОНАЛЬНОГО ТЕХНІЧНОГО УНІВЕРСИТЕТУ

Фізика Методичні вказівки до розв’язування типових задач для студентів всіх спеціальностей денної форми навчання

РЕДАКЦІЙНО-ВИДАВНИЧИЙ ВІДДІЛ

ЛУЦЬКОГО НАЦІОНАЛЬНОГО ТЕХНІЧНОГО УНІВЕРСИТЕТУ

Луцьк 2011

УДК

ББК 32.97

Н 71

Фізика: Методичні вказівки до розв’язування типових задач для студентів всіх спеціальностей денної форми навчання/ О. В. Новосад, В. О. Новосад. – Технічний коледж ЛНТУ, 2011. – 64с.

Методичні вказівки до розв’язування типових задач для студентів всіх спеціальностей денної форми навчання складено відповідно до діючої програми з фізики. Дозволяють студентам краще засвоїти основні поняття та закони фізики при розв’язуванні задач на практичних роботах та при самостійній підготовці. Для студентів вищих навчальних закладів І-ІІ рівнів акредитації.

Для студентів коледжу та викладачів.

Укладачі: О. В. Новосад, В.О. Новосад.

Рецензент: В. В. Божко,

кандидат фіз.-мат. наук.

Відповідальний за випуск: С. М. Козачук.

Затверджено науково-методичною радою ЛНТУ, протокол №___ від .

Рекомендовано до друку навчально-методичною радою ТК ЛНТУ,

протокол №____ від .

О.В. Новосад, В.О. Новосад, 2011

Зміст

Закон Кулона………………..…………………………………….…………4

Напруженість електричного поля. Принцип суперпозиції електричних полів………………………………………………………………………..…7

Потенціал електричного поля, різниця потенціалів………………...……11

Електроємність. Конденсатори………...………………………………….14

Теорема Остроградського-Гауса………………………………………..…18

Постійний електричний струм. Закон Ома для однорідної ділянки кола………………………………………………………………………….23

Закон Ома для повного кола. Закони Кірхгофа.….…………...……..…...27

Робота і потужність електричного струму………………………………..32

Електричний струм в різних середовищах……………………….………36

Магнітне поле прямолінійного, кільцевого провідників та соленоїда із струмом..........................................................................................................40

Сила Ампера. Сила Лоренца………………………………………………44

Електромагнітна індукція. Енергія магнітного поля……………..……...48

Змінний електричний струм……………………………………….………52

Електромагнітні коливання і хвилі………..………………………………56

Додаток………..…………………………………………………….………60

Перелік рекомендованої літератури………………………………………61

Закон кулона Теоретичні відомості

Сила взаємодії F двох точкових зарядів прямо пропорційна добутку величин цих зарядів q₁ і q₂ та обернено пропорційна квадратові відстані r між ними і напрямлена вздовж прямої, яка сполучає ці заряди.

,

де – сталий коефіцієнт, ,

- електрична стала.

.

Приклади розв’язування задач

У скільки разів сила електричного відштовхування між двома електронами більша, ніж сила їх гравітаційного притягання один до одного?

Дано:	Розв’язування:
	Силу електричного відштовхування між двома електронами описує закон Кулона, який в нашому випадку, з врахуванням, що , можна записати так: . (1) Силу гравітаційного притягання між електронами описує закон всесвітнього тяжіння , або, враховуючи, що , отримаємо . (2)
Використовуючи формули (1) і (2), отримаємо: ;
Обчислення: Відповідь: сила електричного відштовхування між двома електронами в разів більша, ніж сила їх гравітаційного притягання.

Задачі

1. Визначити силу відштовхування двох електронів на відстані 1 см один від одного.

2. З якою силою взаємодіють два заряди по 5 мкКл, розміщені у вакуумі на відстані 5 см один від одного? Як зміниться сила взаємодії при поміщенні цих зарядів у гас?

3. На якій відстані один від одного заряди 1 нКл і 12 нКл взаємодіють із силою 9 мкН? У скільки разів зміниться сила взаємодії при збільшенні величини першого заряду до 5 нКл?

4. У скільки разів сила електричного відштовхування між двома протонами більша, ніж сила їх гравітаційного притягання?

5. Якою мала б бути маса протона для того, щоб сила електростатичного відштовхування між двома протонами зрівноважилась силою їх гравітаційного притягання?

6. Заряди 15 і 20 нКл розташовані на відстані 1 см один від одного. Яка сила діятиме на третій заряд -10 мкКл, розміщений у точці, що віддалена на 3 мм від першого і 7мм від другого?

7. Дві кульки, розташовані на відстані 10 см одна від одної, мають однакові негативні заряди й взаємодіють із силою 0,23 мН. Визначити кількість «надлишкових» електронів на кожній кульці.

8. Заряди -40 мкКл і 10 мкКл розташовані на відстані 1м один від одного. Визначити, який потрібно взяти третій заряд і де його помістити, щоб система перебувала в рівновазі.

9. Якого заряду набула б цинкова куля, радіус якої 5 см, якби вдалося забрати з неї всі електрони провідності? Вважати, що на кожен атом цинку припадає два вільні електрони.

10. Дві однакові кульки, маса кожної 10 мг, підвішені в повітрі на невагомих нерозтяжних непровідних нитках, що закріплені в одній точці підвісу і мають довжину 0,1 м. Одну з кульок відвели вбік, надали їй заряду і потім відпустили. Після дотику з другою кулькою вони розійшлися так, що нитки утворили кут 60^о. Визначити модуль заряду, який надали першій кульці.

11. Три однакові додатні заряди по 1 нКл розміщені у вершинах рівностороннього трикутника. Який від’ємний заряд треба помістити в центр трикутника, щоб сила притягання з його сторони зрівноважувала сили відштовхування зарядів, що знаходяться у вершинах?

12. Визначити числове значення від’ємного заряду, який треба помістити в центр квадрата, у вершинах якого знаходяться додатні заряди по 1 мкКл, щоб результуюча сила, яка діє на кожний заряд, була рівна нулю.

13. У вершинах правильного шестикутника зі стороною 5 см розміщені точкові заряди q₁=10 нКл, q₂=2q₁, q₃=3q₁, q₄=4q₁, q₅=5q₁, q₆=6q₁. Визначити силу, що діє на точковий заряд 10 нКл, поміщений в точку перетину діагоналей шестикутника.

14. Дві однакові металеві заряджені кульки знаходяться на відстані 20 см одна від одної. Сила відштовхування кульок 40 мН. Після того, як кульки доторкнули одна до одної і розвели на попередні відстані, сила відштовхування зросла і стала рівною 70 мН. Визначити заряди на кульках до їх доторкання.

15. В елементарній теорії атома водню вважають, що електрон обертається навколо ядра по коловій орбіті. Визначити швидкість та частоту обертання електрона, якщо радіус орбіти обертання 50 пм.