Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Физика. Электричество и магнетизм. Учебное пособие для СПО.pdf
ν1 −?
1
LC21π
2
LC21π
1
LC21π
2
LC21π
1
LC21π
1
C3L21π
1
LC21π
−
3
1
1
−
3
1
1
1
3
1
1
−
−
1
3
1
1
−
−
Решение: напишем выражения для частот ν колебаний в контуре в двух
случаях:
ν1 =
, ν2 =
,
где емкость С2 контура во втором случае равна
С2 = С + С1 = 2С1 + С1 = 3С1,
так как во втором случае к конденсатору емкости С1 присоединяют параллельно конденсатор вдвое большей емкости, т.е. емкости 2С1.
Согласно условию задачи
∆ν = ν1 − ν2 =
=
−
=
= ν
−
1
,
=
откуда находим
ν1 = ∆ν
= 300
= 710 Гц.
Ответ: ν1 = 710 Гц.
8. Лампочку для карманного фонаря, рассчитанную на напряжение
U0 = 3,5 В и силу тока I0 = 0,28 А, соединили последовательно с конденсатором
и включили в сеть с эффективным напряжением UЭ = 220 В и частотой
ν = 50 Гц. Какой должна быть емкость С конденсатора, чтобы лампочка горела
нормальным накалом?
231
Дано: U0 = 3,5 В; I 0 = 0,28 А; U Э = 220 В; ν = 50 Гц .
0
0
I
U
2
2
2
A
C2
1
R
U
π ν
+
( )
2
2
0
0
C2
1
I
U
2U
π ν
+
2
1
2
0
2
0
2
0
2
I
U
I
U2
2
1
−
−
π ν
2
1
2
2
2
2
28,0
5,3
28,0
2202
502
1
−
−
⋅
⋅π
С −?
Решение: Электрическое сопротивление R лампочки находим из закона
Ома для участка цепи:
R =
.
Амплитудное значение напряжения UA в сети равно
UA = U
.
Нормальный накал лампочки будет в случае, когда сила тока через нее бу-
дет равна I0. Тогда согласно закону Ома для цепи переменного тока
I0 =
=
,
откуда находим
С =
= 2,86⋅10
=
6
−
Ф = 2,86 мкФ.
=
Ответ: С = 2,86 мкФ.
3
9. Катушка длиной l = 0,5 м и площадью поперечного сечения S = 10
−
м
включена в цепь переменного тока частотой ν = 50 Гц. Число витков катушки
N = 3 000. Найдите сопротивление R катушки, если сдвиг фаз между напряже-
7
нием и током ϕ = 600. Магнитная постоянная µ0 = 4π⋅10
−
Гн/м.
2
Дано: l = 0,5 м; S = 10
232
−
3 м 2 ; ν = 50 Гц; N = 3 000; ϕ = 60
0
; µ 0 = 4 π⋅ 10 − 7 Гн/м .
R −?
R
L2
R
L
tg
π ν
=
ω
=ϕ
S
l
N
L
2
0
µ=
Rl
SN2
R
L2
tg
2
0
π ν µ
=
π ν
=ϕ
ϕ
π ν µ
ltg
SN2
2
0
0
327
60tg5,0
103000104502
⋅
⋅⋅⋅π⋅⋅π
−−
Решение: Сдвиг фаз ϕ между напряжением и током в данной задаче опре-
деляется из выражения:
,
где
,
− индуктивность катушки индуктивности.
Подстановка соотношения для L в выражение для tgϕ дает:
,
откуда находим
R =
Ответ: R = 4,1 Ом.
Литература, рекомендуемая для изучения физики
=
= 4,1 Ом.
2004.−544 с.
1 Трофимова, Т.И. Курс физики / Т.И. Трофимова.−М.: Высшая школа,
2 Савельев, И.В. Курс общей физики / И.В. Савельев.−М.: Наука, 1988.
Т.2: Электричество и магнетизм. Волны. Оптика.−496 с.
233
3 Детлаф, А.А. Курс физики / А.А. Детлаф, Б.М. Яворский.−М.: Высшая
школа, 2000.−718 с.
4 Савельев, И.В. Курс общей физики: учебное пособие для вузов в
5 кн. / И.В. Савельев.−М.: Астрель, АСТ, 2003.
Кн.2: Электричество и магнетизм.−336 с.
5 Яворский, Б.М. Справочное руководство по физике / Б.М. Яворский,
Ю.А. Селезнев.−М.: Наука, 1989.−576 с.
6 Савельев, И.В. Сборник вопросов и задач по общей физике / И.В.
Савельев.−М.: Наука, 1988.−288 с.
7 Трофимова, Т.И. Сборник задач по курсу физики с решениями / Т.И.
Трофимова, З.Г. Павлова.−М.: Высшая школа,2003.−591 с.
Список использованных источников
1 Трофимова, Т.И. Курс физики / Т.И. Трофимова.−М.: Высшая школа,
2004.−544 с.
2 Савельев, И.В. Курс общей физики: учебное пособие для вузов в
5 кн. / И.В. Савельев.−М.: Астрель, АСТ, 2003.
234
Кн.2: Электричество и магнетизм.−336 с.
3 Иродов, И.Е. Электромагнетизм. Основные законы / И.Е. Иродов.−М.:
Лаборатория Базовых знаний, 2001.−352 с.
4 Савельев, И.В. Курс общей физики / И.В. Савельев.−М.: Наука, 1988.
Т.2: Электричество и магнетизм. Волны. Оптика.−496 с.
5 Сивухин, Д.В. Общий курс физики: учебное пособие для вузов в
5 т. / Д.В. Сивухин.−М.: ФИЗМАТЛИТ МФТИ, 2002.
Т.3: Электричество.−656 с.
6 Калашников, С.Г. Электричество / С.Г. Калашников.−М.: Наука, 1977.−
592 с.
7 Физическая энциклопедия / Гл. ред. А.М. Прохоров.−М.: Советская
энциклопедия, 1988.
Т.1: Ааронова – Бома эффект – Длинные линии.−704 с.
8 Физическая энциклопедия / Гл. ред. А.М. Прохоров.−М.: Советская
энциклопедия, 1990.
Т.2: Добротность – Магнитооптика.−703 с.
9 Физическая энциклопедия / Гл. ред. А.М. Прохоров.−М.: Большая
Российская энциклопедия, 1992.
Т.3: Магнитоплазменный – Пойнтинга теорема.−672 с.
10 Физическая энциклопедия / Гл. ред. А.М. Прохоров.−М.: Большая
Российская энциклопедия, 1994.
Т.4: Пойнтинга – Робертсона − Стримеры.−704 с.
11 Физическая энциклопедия / Гл. ред. А.М. Прохоров.−М.: Большая
Российская энциклопедия, 1998.
Т.5: Стробоскопические приборы – Яркость.−760 с.
12 Савельев, И.В. Сборник вопросов и задач по общей физике / И.В.
Савельев.−М.: Наука, 1988.−288 с.
13 Иродов, И.Е. Задачи по общей физике / И.Е. Иродов.−М.: Лаборатория
Базовых знаний, 2001.−432 с.
Основные физические константы
Скорость света в вакууме
Гравитационная постоянная
Приложение А
(справочное)
с=2,9979⋅ 108 м/с
G=6,67⋅ 10
-11
Н⋅ м2/кг
2
235
Молярный объем идеального газа
л
моль
Дж
моль· К
моль
Кл
К
Дж
эВ
К
м
Ф
Ф
м
м
Гн
м
Гн
h
2
1 054 10
34
π
= ⋅
−
,
1
при нормальных условиях
Универсальная газовая
постоянная
Постоянная Фарадея
Vµ=22,414
R=8,314
F=96 500
Число Авогадро NA=6,022 . 1023 моль
Постоянная Больцмана
к =1,38 . 10
Элементарный заряд е=1,6 . 10
Электрическая постоянная
ε0=8,85 . 10
-19
-23
Кл
-12
=8,625 . 10-5
k=(4 . π . ε0)-1=9 . 109
Магнитная постоянная
µ0=4 . π . 10
Постоянная Планка h=6,626 . 10
-7
=12,56. 10
-34
Дж . с=4,136 . 10
ћ=
Постоянная Ридберга R=3,29 . 10
R=1,10 . 107 м
Масса покоя электрона me=9,11 . 10
Масса покоя протона mp=1,672 . 10
Масса покоя нейтрона mn=1,675 . 10
15 c-1
-1
-31
-27
-27
кг
кг
кг
Атомная единица массы 1 а.е.м.= 1,6606 . 10
Электрон-вольт 1 эВ=1,6 . 10
Нормальное атмосферное
760 мм рт. ст. = 101 325 Па
-19
Дж
-1
Дж . с
-27
кг
-7
-15
эВ . с
давление
Первый Боровский радиус r1=0,528 . 10
Масса изотопа 1H
mн=1,6736 . 10
Приложение Б
(справочное)
Соотношения между единицами некоторых
физических величин
Длина
236
-10
м
-27
кг
1 Å (Ангстрем)=1.10
-10
м
1 дюйм= 2,54 см
1 пк (парсек) ≈3,1⋅ 1016 м
1 св. год (световой год) ≈0,95⋅ 1016 м
15
1 ферми =10
−
1 фут =30,48 см
1 ярд =91,44 см
Масса 1 тонна =103 кг
м
1 а.е.м.=1,6606.10
-27
кг
1 кар (карат) =0,2 г
Время 1 сутки =86400 с
1 мин =60 с
1 час =60 мин
1 сутки =24 часа
1 год ≈3,16.107 с
Объем 1 л =1.10-3 м
3
Сила 1 кГ =1 кгс (килограмм-сила) =9,81 Н
Давление 1 бар =1.105 Па
1 атм =760 мм рт. ст. =1,01325.105 Па
1 ат =1 кгс/см2 =0,98.105 Па
1 торр =1 мм рт. ст. =133,3 Па
Энергия 1 эВ =1,6.10
-19
Дж
1 квт⋅ ч =3,6.106 Дж
1 кал =4,1868 Дж
Мощность 1 л.с. (лошадиная сила) =735 Вт
237