2.1 Екзаменаційні питання по змістовому модулю 2.

26. Електричні заряди. Закон Кулона.

•27. Електричне поле. Напруженість і потенціал. Суперпозиція полів. Теорема Остроградського-Гауса.

•28. Електричне поле в діелектриках. Електронна і орієнтаційна поляризації. Діелектрична сприйнятливість речовини. Електричне зміщення. Діелектрична проникливість середовища. Сегнетоелектрики.

•29. Провідники в електричному полі. Розподіл зарядів у провідниках. Поле в середині провідника і на його поверхні.

•30. Електроємність провідника. Конденсатори. Енергія зарядженого провідника, конденсатора і системи провідників. Енергія електричного поля.

•31. Постійний електричний струм, його характеристики і умови, необхідні для його існування. Класична електронна теорія електропровідності металів.

•32. Закон Ома у диференціальній і інтегральній формах. Опір провідника. Закон Відемана-Франца.. Надпровідність.

•33. Робота і потужність струму. Закон Джоуля-Ленца.

•34. Електричний струм у газах. Плазма.

•35. Робота виходу електрона з металу. Термоелектричні явища.

•36. Магнітне поле. Індукція магнітного поля. Закон Ампера.

•37. Магнітне поле струму. Закон Біо-Савара-Лапласа і його застосування.

•38. Магнітний момент. Магнітний потік.. Робота при переміщенні провідника і контура зі струмом у магнітному полі.

•39. Дія магнітного поля на рухомий заряд. Сила Лоренцо.

•40. Магнітне поле в речовині. Типи магнетиків. Намагніченість. Магнітна сприйнятливість речовини. Магнітна проникність середовища.

•41. Явище електромагнітної індукції. Явище самоіндукції. Енергія магнітного поля.

•42. Гармонічні електромагнітні коливання та їх характеристики. Диференціальне рівняння електромагнітних коливань.

•43. Енергія електромагнітних коливань. Електромагнітні хвилі. Диференціальне рівняння електромагнітної хвилі. Енергія електромагнітної хвилі. Потік енергії.

2. 2.Питання для самостійного відпрацювання

1.Розрахунок електричних полів методом суперпозиці.

2.Використання теореми Остроградського-Гауса до розрахунку електричних полів.

3. Електричне зміщення. Діелектрична проникливість середовища. Поняття про сегнетоелектрики

4.Енергія зарядженого провідника, конденсатора. Енергія електричного поля.

5. Класична електронна теорія електропровідності металів. Закон Ома у диференціальній формі.

6. Закон Відемана-Франца.

7.Електричний струм у газах. Плазма

8. Магнітне поле струму. Закон Біо-Савара-Лапласа і його застосування

9. Теорія діамагнетизму і парамагнетизму. Магнітна сприйнятливість речовини. Феромагнетики

10. Диференціальне рівняння електромагнітних коливань. Енергія електромагнітних коливань та електромагнітної хвилі.

2.3.Задачі для самостійного розв’язування

ЗАДАЧА 1. Точкові заряди Q₁ = 20 мкКл і Q₂ = -10 мкКл знаходяться на відстані d = 5 см один від одного. Визначити напруженість поля в точці, яка розміщена на відстані r₁ = 3 см від першого і r₂ = 4 см від другого зарядів. Визначити також силу F, яка діє в цій точці на точковий заряд Q = 1 мкКл.

ЗАДАЧА 2. Пилинка масою m = 20 мкг, яка несе на собі заряд Q = 40 нКл, влетіла в електричне поле у напрямку силових ліній. Після проходження різниці потенціалів U = 200 В пилинка мала швидкість υ = 10 м/с. Визначити швидкість υ₀ пилинки до того, як вона влетіла в поле.

ЗАДАЧА 3. Котушка і амперметр з'єднані послідовно і приєднані до опору r = 4 кОм. Амперметр показує силу струму І = 0,3 А, вольтметр – напругу U = 120 В. Визначити опір котушки.

ЗАДАЧА 4. Прилад з опором r = 6 Ом підключений до двох паралельно з'єднаних джерел струму з е.р.с. ξ₁ = 2,2 В і ξ₂ = 2,4 В і внутрішнім опором r₁ = 0,8 Ом і r₂ = 0,2 Ом. Визначити силу струму в цьому приладі та напругу на затисках другого джерела струму.

ЗАДАЧА 5 . Е.р.с. батареї ξ = 80 В, внутрішній опір r₁ = 5 Ом. Зовнішнє коло споживає потужність Р = 100 Вт. Визначити силу струму І в колі, напругу U, під якою знаходиться зовнішнє коло, та його опір r.

ЗАДАЧА 6. Визначити число електронів, які проходять у секунду через одиницю площі поперечного перерізу залізного дроту довжиною l = 20 м при напрузі на його кінцях U = 16 В.

ЗАДАЧА 7. Пилинка масою m = 5 нг, яка несе на собі N = 10 електронів, пройшла у вакуумі прискорюючу різницю потенціалів U = 1 МВ. Яка кінетична енергія Т пилинки? Яку швидкість v придбала пилинка?

ЗАДАЧА 8. При зовнішньому опорі r₁ = 8 Ом сила струму у ланцюгу I₁ = 0,8 А, при опорі r₂ = 15 Ом сила струму І₂ = 0,5 А. Визначити силу струму І_к.з., короткого замикання джерела е.р.с.

ЗАДАЧА 9. На відстані d = 20 см знаходяться два точкових заряди Q₁ = -50 нКл і Q₂ = 100 нКл. Визначити силу F, яка діє на заряд Q₃ = -10 нКл, який віддалений від обох зарядів на однакову відстань, яка дорівнює d.

ЗАДАЧА 10. У двох довгих паралельних дротах, відстань між якими d = 5 см, течуть однакові струми I = 10 А. Визначити індукцію і напруженістьмагнітного поля в точці, яка віддалена від кожного дроту на відстаньr = 5 см, якщо струми течуть: а) в однаковому; б) в протилежних напрямках.

ЗАДАЧА 11. Електрон рухається по колу в однорідному магнітному полі з напруженістю Н = 5 × 10³ А/м. Визначити частоту обертання n електрона.

ЗАДАЧА 12. Контур площею S = 100 см² рівномірно обертається з частотою n = 5 с^-1 відносно осі, яка лежить в площині контура і перпендикулярна до ліній індукції однорідного магнітного поля (В = 0,5 Тл). Визначити середнє значення е.р.с. індукції _і за час, на протязі якого магнітний потік, пронизуючий контур, зміниться від нуля до максимального значення.

ЗАДАЧА 13. В електричному ланцюзі, який містить опір r = 20 Ом і індуктивність L = 0,06 Гн, тече струм силою I = 20 А. Визначити силу струму в ланцюзі через t = 0,2 мс після його розмикання.

ЗАДАЧА 14. Магнітний потік Ф в соленоїді, який містить N = 1000 витків, дорівнює 0,2 мВб. Визначити енергію W магнітного поля соленоїда, якщо сила струму, що протікає у витках соленоїда, I = 1 А. Серцевина відсутня. Магнітне поле всього об’єму соленоїда вважати однорідним.

ЗАДАЧА 16. У двох паралельних провідниках довжиною l = 3 мм кожний течуть однакові струми силою I = 500А. Відстань між провідниками d = 10 см. Визначити силу F взаємодії провідників.

ЗАДАЧА 17. Заряджена частка з кінетичною енергією Т = 2 кеВ рухається в однорідному магнітному полі по колу радіусом R = 4 мм. Визначити силу Лоренца , яка діє на частку з боку поля.

ЗАДАЧА 18. Прямий дріт довжиною l = 40 см, у якому тече струм силою І = 100 А, рухається в однорідному магнітному полі з індукцією В = 0,5 Тл. Яку роботу А виконують сили, які діють на дріт зі сторони поля, перемістивши його на відстань S = 40 см, якщо напрям переміщення перпендикулярний лініям індукції і дроту?

ЗАДАЧА 19. Електрон рухається в однорідному магнітному полі перпендикулярно лініям індукції. Визначити силу , яка діє на електрон зі сторони поля, якщо індукція поляВ = 0,2 Тл, а радіус кривини траєкторії R = 0,2 см.

ЗАДАЧА 20. Яку роботу виконують сили електричного поля над зарядом 40 нКл, коли напруга між початковою і кінцевою точками траєкторії дорівнює 500 В? ЗАДАЧА 21.Електроємність плоского повітряного конденсатора дорівнює 180 пФ, якщо шдстань між пластинами 0,6 мм. Якою стане ємність конденсатора, якщо відстань між його пластинами зменшити до 0,4 мм? ЗАДАЧА 22. У плоскому конденсаторі діелектриком є пластинка слюди товщиною 5 мм. Плоша пластини 10 см² .Конденсатор підключений до джерела напруги 2кВ. Якою є енергії електричного поля всередині конденсатора?

ЗАДАЧА 23. Довжина алюмінієвого проводу дорівнює 1,5 км, а його електричний опір — 0,7 Ом. Знайдіть діаметр проводу.

ЗАДАЧА 24.Два резистори з'єднані паралельно. Загальна сила струму в колі дорівнює 50 мА, а сила струму в першому резисторі — 30 мА. Знайдіть опір другого резистора, якщо опір першого 40 Ом.

ЗАДАЧА 25.У показаному на мал. колі електрорушійна сила джерела струму 36 В, а його внутрішнім опором можна знехтувати. Опори резтсторів у колі R₁= 3 кОм, R₂ = 8 кОм і R₃ = 24 кОм. Знайдіть силу струму в колі.