Электричество2_(семестр_зад)_дневн
.pdfзарядить первоначально один из конденсаторов до напряжения U0 = 200 В при разомкнутом ключе К, то какова станет амплитуда тока в контуре после замыкания ключа К (рис. 11.7).
11.22. Если в контуре, содержащем конденсатор емкостью С = 30 мкФ и две катушки индуктивностью L1 = 700 нГн и L1 = 300 нГн, при первоначально разомкнутом ключе К зарядить конденсатор до напряжения U0 = 100 В, то какова будет амплитуда тока в контуре после замыкания ключа К (рис. 11.8).
Рис. 11.7 |
Рис. 11.8 |
11.23. Батарея из двух последовательно соединенных конден- саторов, емкостью С = 10–2 Ф каждый заряжена до напряжения U = 1 000 В и в начальный момент времени подключена к катушке индуктивностью L = 10–4 Гн так, что образовался колебательный кон- тур (рис. 11.9). Спустя время t = 5 · 10–4 с один из конденсаторов пробивается. Если сопротивление между его обкладками становится равным нулю, то какая будет амплитуда силы тока в контуре?
11.24. Батарею из двух последовательно соединенных конден- саторов емкостью С = 10 мФ каждый, причем один из них предвари- тельно заряжен до напряжения U0 = 1 000 В, соединяют с катушкой индуктивностью L = 100 мкГн так, что образуется колебательный контур (рис. 11.10). Определить амплитуду силы тока в контуре, если сопротивление контура пренебрежимо мало.
11.25. В колебательном контуре происходят свободные гармо- нические колебания. Если максимальный заряд конденсатора qmax = 10–6 Кл, а максимальная сила тока Jmax = 10 А, то какова частота колебаний этого контура?
11.26.Катушка, индуктивность которой L = 3 · 10–6 Гн, присое- динена к плоскому конденсатору с площадью пластин S = 100 см2, рас- стояние между ними d = 0,1 мм. Чему равна диэлектрическая прони- цаемость среды, заполняющей пространство между пластинами, если контур резонирует на волну длиной 750 м?
11.27.Уравнение изменения со временем разности потенциа- лов на обкладках конденсатора в колебательном контуре дано в виде
U = 50cos 104πt. Емкость конденсатора равна 10–7 Ф. Найти: 1) период колебаний; 2) индуктивность контура; 3) закон изменения со време- нем силы тока в цепи; 4) длину волны, соответствующую этому контуру.
11.28. Уравнение изменения силы тока в колебательном конту- ре со временем дается в виде J = –0,02sin 400 πt. Индуктивность кон- тура 1 Гн. Найти: 1) период колебаний; 2) емкость контура;
3)максимальную разность потенциалов на обкладках конденсатора;
4)максимальную энергию магнитного поля; 5) максимальную энер- гию электрического поля.
11.29.Чему равно отношение энергии магнитного поля колеба- тельного контура к энергии его электрического поля для момента
времени Т c? 8
11.30. Колебательный контур |
состоит из индуктивности |
L = 10–2 Гн, электроемкости С = 0,405 |
мкФ и сопротивления R = 2 Ом. |
Найти, во сколько раз уменьшится разность потенциалов на обклад- ках конденсатора за время одного периода.
Рис. 11.9 |
Рис. 11.10 |
146 |
147 |
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1.Детлаф, А. А. Курс физики / А. А. Детлаф, Б. М. Яворский.
Т. 1. М.: Высш. шк., 1999.
2.Савельев, И. В. Курс общей физики / И. В. Савельев. Т. 2.
М.: Наука, 1998.
3.Трофимова, Т. И. Курс физики / Т. И. Трофимова. М.: Высш.
шк., 1998.
4.Эссаулова, И. А. Руководство к лабораторным работам по физике / И. А. Эссаулова, М. Е. Блохина. М.: Высш. шк., 1983.
5.Зисман, Г. А. Курс физики. Т. 1 / Г. А. Зисман, О. М. Тодес.
М.: Наука, 1972.
6.Гурьев, Л. Г. Сборник задач по общему курсу физики / Л. Г. Гурьев. М.: Высш. шк., 1972.
7.Волькенштейн, В. С. Сборник задач по общему курсу физи- ки / В. С. Волькенштейн. М.: Наука, 1969.
8.Воробьев, В. А. Задачник по общей физике / В. А. Воробьев
идр. М.: Высш. шк., 1984.
9.Фиргант, Е. Ф. Руководство к решению задач по курсу об- щей физики / Е. Ф. Фиргант. М.: Высш. шк., 1977.
10.Буховцев, Б. Б. Сборник задач по элементарной физике / Б. Б. Буховцев. М.: Наука, 1974.
11.Савченко, Н. Е. Решение задач по физике / Н. Е. Савченко.
М.: Наука, 1981.
12.Гольдфард, Н. И. Сборник вопросов и задач по физике / Н. И. Гольдфард. М.: Высш. шк., 1973.
13.Балаш, В. А. Задачи по физике и методы их решения / В. А. Балаш. М.: Просвещение, 1974.
14.Иродов, И. Е. Задачи по общей физике / И. Е. Иродов. М.:
Наука, 1978.
148
Приложение
СПРАВОЧНЫЕ ТАБЛИЦЫ
НАИМЕНОВАНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И МАГНИТНЫХ ЕДИНИЦ СИ
Наименование величины |
Обозначение |
Наименование |
|
|
единицы |
Сила электрического тока |
А |
Ампер |
Электрический заряд |
Кл |
Кулон |
Поток электрического смещения |
Кл |
Кулон |
Поверхностная плотность электриче- |
Кл/м2 |
Кулон на квад- |
ских зарядов |
Кл/м2 |
ратный метр |
Электрическое смещение |
Кулон на квад- |
|
|
|
ратный метр |
Объемная плотность электрических |
Кл/м3 |
Кулон на куби- |
зарядов |
|
ческий метр |
Электродвижущая сила |
В |
Вольт |
Напряженность электрического поля |
В/м |
Вольт на метр |
Электрическая емкость |
Ф |
Фарад |
Электрическое сопротивление |
Ом |
Ом |
Удельное электрическое сопротивле- |
Ом · м |
Ом-метр |
ние |
|
|
Энергия |
Дж |
Джоуль |
Мощность |
Вт |
Ватт |
Магнитная индукция |
Тл |
Тесла |
Напряженность магнитного поля |
А/м |
Ампер на метр |
Индуктивность |
Гн |
Генри |
|
|
|
УДЕЛЬНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ρ И ТЕМПЕРАТУРНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ α ПРОВОДНИКОВ
Вещество |
ρ (при 20 ºС), нОм · м |
α, ºС–1 |
|
Алюминий |
26 |
3,6 |
· 10–3 |
Графит |
3,9 · 103 |
–0,8 |
· 10–3 |
Железо |
98 |
6,2 |
· 10–3 |
Медь |
17 |
4,2 |
· 10–3 |
149
МАССА И ЭНЕРГИЯ ПОКОЯ НЕКОТОРЫХ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ И ЛЕГКИХ ЯДЕР
Частица |
Масса |
Энергия |
|||
m0, кг |
m0, а. е. м. |
Е0, Дж |
Е0, МэВ |
||
|
|||||
Электрон |
9,11 · 10–31 |
0,000 55 |
8,16 · 10–14 |
0,511 |
|
Нейтральный |
|
|
|
|
|
π-мезон |
2,41 · 10–28 |
0,145 26 |
– |
135 |
|
Протон |
1,672 · 10–27 |
1,007 28 |
1,50 · 10–10 |
938 |
|
Нейтрон |
1,675 · 10–27 |
1,008 67 |
1,51 · 10–10 |
939 |
|
Дейтон |
3,35 · 10–27 |
2,013 55 |
3,00 · 10–10 |
1 876 |
|
α-частица |
6,64 · 10–27 |
4,001 49 |
5,96 · 10–10 |
3 733 |
МНОЖИТЕЛИ И ПРИСТАВКИ, НАИБОЛЕЕ ЧАСТО УПОТРЕБЛЯЕМЫЕ В ФИЗИКЕ
|
Множитель |
Приставка |
Обозначение |
|
|
приставок |
|
||
|
|
|
|
|
|
109 |
гига |
Г |
|
|
106 |
мега |
М |
|
|
103 |
кило |
к |
|
|
102 |
гекто |
г |
|
|
10–1 |
деци |
д |
|
|
10–2 |
санти |
с |
|
|
10–3 |
милли |
м |
|
|
10–6 |
микро |
мк |
|
|
10–9 |
нано |
н |
|
|
10–12 |
пико |
п |
|
|
ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ ε |
|||
|
Масло (трансформаторное) |
2,2 |
|
|
|
Парафин |
|
2,0 |
|
|
Слюда |
|
7,0 |
|
|
Стекло |
|
7,0 |
|
|
Фарфор |
|
5,0 |
|
|
Эбонит |
|
3,0 |
|
150
ОСНОВНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ ПОСТОЯННЫЕ
Нормальное ускорение свободного падения
Гравитационная постоянная Постоянная Авогадро Молярная газовая постоянная
Постоянная Больцмана Постоянная Фарадея Элементарный заряд Масса электрона Удельный заряд электрона Скорость света в вакууме
Постоянная Стефана– Больцмана Постоянная закона смещения Вина Постоянные в формуле Планка
Постоянная Планка
Постоянная Ридберга
Боровский радиус
Комптоновская длина волны элек- трона
Магнетон Бора Энергия ионизации атома водорода Атомная единица массы Ядерный магнетон
Электрическая постоянная Магнитная постоянная
g = 9,81 м/с2
G = 6,67 · 10–11 м3/(кг · с2) NА = 6,02 · 1023 моль–1
R = 8,31 Дж/(К · моль)
k = 1,38 · 10–23 Дж/К F = 9,65 · 107 Кл/моль е = 1,60 · 10–19 Кл
mе = 9,11 · 10–31 кг
e / m = 1,76 · 1011 Кл/кг с = 3,00 · 108 м/с
σ = 5,67 · 10–8 Вт/(м2 · К4) b = 2,90 · 10–3 м · К
С1 = 3,74 · 10–16 Вт · м2 С2 = 1,44 · 10–2 м · К
h = 6,63 · 10–34 Дж · с ħ = 1,05 · 10–34 Дж · с
R = 2,07 · 10–18 с–1
R′ = 1,10 · 107 м–1 а = 5,29 · 10–11 м λС = 2,43 · 10–12 м
μБ = 9,27 · 10–24 Дж/Тл Ei = 2,18 · 10–18 Дж
1 а. е. м. = 1,66 · 10–27 кг μN = 5,05 · 10–27 А · м2 ε0 = 8,85 · 10–12 Ф/м μ0 = 4π · 10–7 Гн/м
151
|
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
ПРЕДИСЛОВИЕ ............................................................................................... |
3 |
|
УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА |
|
|
ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО ИЗУЧЕНИЯ КУРСА ФИЗИКИ |
|
|
ПО ТЕМАМ «ЭЛЕКТРИЧЕСТВО» И «МАГНЕТИЗМ» ............................... |
4 |
|
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ |
|
|
СЕМЕСТРОВОГО ЗАНЯТИЯ ......................................................................... |
6 |
|
ОСНОВНЫЕ ФОРМУЛЫ И ЗАКОНЫ .......................................................... |
7 |
|
ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ .................................................................... |
27 |
|
СЕМЕСТРОВЫЕ ЗАДАНИЯ ......................................................................... |
46 |
|
ЭЛЕКТРОСТАТИКА .......................................................................................... |
46 |
|
1. |
Закон Кулона. Напряженность электрического поля. |
|
|
Принцип суперпозиции электрических полей .................................... |
46 |
2. |
Потенциал. Работа в электрическом поле. |
|
|
Разность потенциалов. Связь Е и Δϕ ................................................... |
54 |
3. |
Напряженность и потенциал электростатического |
|
|
поля. Теорема Гаусса– Остроградского ............................................... |
63 |
4. |
Электроемкость. Конденсаторы ........................................................... |
71 |
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК ..................................................................................... |
80 |
|
5. |
Законы постоянного тока ...................................................................... |
80 |
6. |
Законы Кирхгофа ................................................................................... |
89 |
ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ ................................................................................... |
103 |
|
7. |
Принцип суперпозиции магнитных полей. |
|
|
Закон Био– Савара– Лапласа ................................................................ |
103 |
8. |
Сила Ампера. Магнитный момент. |
|
|
Закон полного тока. Работа в магнитном поле ................................. |
114 |
9. |
Движение заряженных частиц в электрических |
|
|
и магнитных полях .............................................................................. |
123 |
10. Электромагнитная индукция. Магнитное поле |
|
|
|
в веществе ........................................................................................... |
132 |
11. Электромагнитные колебания .......................................................... |
142 |
|
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК .......................................................... |
148 |
|
ПРИЛОЖЕНИЕ ............................................................................................. |
149 |
152