МЭИ(ТУ) Физика

ВОПРОСЫ К ЗАЩИТЕ ПО ТЕМЕ "ЭЛЕКТРОСТАТИКА"

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ

СПОМОЩЬЮ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОЙ ВАННЫ

1.Что называется напряженностью поля? Единицы ее измерения.

2.Что называется разностью потенциалов между точками электростатического поля; потенциалом? В каких случаях потенциал бесконечно удаленной точки принимают за ноль?

3.Связь между напряженностью электростатического поля и потенциалом (инте- гральная и дифференциальная).

4.Какие методы расчета напряженности и потенциала вам известны?

5.Что называется линией напряженности, эквипотенциальной поверхностью? Каково их взаимное расположение?

6.Как меняется потенциал вдоль линии напряженности? Поясните на примере карти- ны, полученной при выполнении работы.

7.Что значит E = -grad φ? Поясните на примере любой картины, полученной при вы- полнении работы.

8.Каковы особенности структуры поля вблизи поверхности проводника?

9.Чему равна напряженность поля внутри заряженного проводника? У его поверхно- сти? Чему равна разность потенциалов между любыми точками проводника?

10.Каково условие потенциальности силового поля? Является ли электростатическое поле потенциальным?

11.Построить график зависимости E(x) и φ(x) для снятой вами картины (по указанию преподавателя).

12.Объясните, что произойдет с силовыми линиями электростатического поля, если в него поместить кусок незаряженного металла.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЕМКОСТИ КОНДЕНСАТОРА БАЛЛИСТИЧЕСКИМ ГАЛЬВАНОМЕТРОМ И ПОСТОЯННОЙ БАЛЛИСТИЧЕСКОГО ГАЛЬВАНОМЕТРА

1.Что представляет собой конденсатор? Для чего он служит? Что называется емко- стью конденсатора и в каких единицах ее измеряют?

2.От каких величин зависит емкость плоского конденсатора? Меняется ли она при изменении разности потенциалов между обкладками?

3.Рассчитайте емкость слоистого конденсатора и постройте графики зависимости Er(r) и φ(r). Известны площадь пластин S, проницаемость диэлектриков ε1 и ε2, рас- стояние d между пластинами.

4.Выведите формулу емкости сферического конденсатора.

5.Выведите формулу для расчета емкости при последовательном соединении конден- саторов.

6.Выведите формулу для расчета емкости при параллельном соединении конденсато- ров.

7.При каком соединении двух конденсаторов их общая емкость уменьшается?

8.Начертите схему установки и объясните принцип ее действия.

9.Как устроен баллистический гальванометр? Что он измеряет?

10.Для какой цели предназначена градуировка гальванометра?

11.Как по величине измеряемого заряда рассчитывают неизвестную емкость?

12.Как найти погрешность измерения емкости конденсатора?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

ВЕСЫ НАПРЯЖЕНИЯ

1.Чему равна сила, с которой электростатическое поле действует на заряд, если: а) заряд точечный; б) заряд конечных размеров?

2.Вывести формулу для силы взаимодействия двух параллельных пластин бесконеч- ных размеров? В каких случаях пластины можно считать бесконечно большими?

3.Изменится ли сила взаимодействия между пластинами, если их поместить в ди- электрик? Рассмотреть два случая: а) разность потенциалов между пластинами по- стоянна, U = const; б) пластины зарядили до разности потенциалов, отключили от источника и поместили в диэлектрик, Q = const.

4.Изменится ли сила взаимодействия между пластинами , если их раздвинуть? Рас- смотреть два случая (см. выше): а) U = const, б) Q = const.

5.Изменится ли сила взаимодействия между пластинами, если посередине поместить незаряженную металлическую пластину толщиной d? Рассмотреть два случая (см.

выше): а) U = const, б) Q = const.

6.Выведите формулу для расчета разности потенциалов U между пластинами.

7.Как находится в данной работе сила взаимодействия между пластинами?

8.Как находится в работе удлинение пружины и его погрешность? Для чего в работе пользуются катетометром?

9.Почему перед подачей напряжения диски прибора надо расположить на небольшом расстоянии друг от друга? Что значит "небольшое расстояние"? С каким линейным размером его следует сравнивать?

10.Как находится в работе погрешность измерения напряжения?

11.Выведите формулу напряженности поля бесконечно большой пластины при помо- щи теоремы Остроградского-Гаусса.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЕМКОСТИ КОАКСИАЛЬНОГО КАБЕЛЯ

ИПЛОСКОГО КОНДЕНСАТОРА

1.Какую систему проводников называют конденсатором? Какую физическую вели- чину называют емкостью конденсатора? В каких единицах измеряется эта величи- на? Каков физический смысл емкости?

2.От чего зависит емкость конденсатора? Выведите формулу для расчета емкости и постройте график зависимости Er(r) и φ(r) для:

а) коаксиального кабеля; б) плоского воздушного конденсатора; в) слоистого конденсатора.

3.В чем заключается метод измерения емкости в данной работе? Каков принцип ра- боты электрической схемы?

4.Выведите формулу для расчета емкости Cx исследуемого конденсатора.

5.Как находят в работе емкость лампового вольтметра Cв и для чего?

6.Зависит ли емкость коаксиального кабеля от частоты подаваемого напряжения?

7.Что называется относительной диэлектрической проницаемостью ε вещества?

8. Как оценить погрешность измерения емкости C?

9.Как изменится емкость плоского конденсатора, если между обкладками пластины – не диэлектрик, а металлическая пластина. Нарисуйте для этого случая графики за- висимости Er(r) и φ(r), считая, что толщина металлической пластины d/3.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5

ИЗУЧЕНИЕ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЖИДКОСТИ

1.Полярные и неполярные диэлектрики. Поляризация.

2.Электронная и ориентационная поляризуемость.

3.Что называется относительной диэлектрической проницаемостью среды? Как она связана с диэлектрической восприимчивостью?

4.Каким методом в данной работе находится ε?

5.Выведите формулу для расчета ε.

6.Нарисуйте электрическую схему установки и объясните, как она работает.

7.Зависит ли относительная диэлектрическая проницаемость от частоты подаваемого сигнала?

8.Почему напряженность электрического поля меняется при внесении в него диэлек- трика?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ ЖИДКОГО ДИЭЛЕКТРИКА

1.Что называется относительной диэлектрической проницаемостью среды, как связа- на она с диэлектрической восприимчивостью среды?

2.Каким методом определяется относительная диэлектрическая проницаемость в ра- боте? Выведите расчетную формулу.

3.Объясните, почему диэлектрик втягивается между пластинами конденсатора.

4.Как меняется заряд на обкладках конденсатора по мере втягивания диэлектрика? Что происходит при этом с напряженностью поля между обкладками?

5.Рассчитайте работу поля по втягиванию диэлектрика в конденсатор.

ВОПРОСЫ К ЗАЩИТЕ ПО ТЕМЕ "МАГНЕТИЗМ"

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №10

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭДС ИСТОЧНИКА МЕТОДОМ КОМПЕНСАЦИИ

1.Сформулируйте и запишите обобщенный закон Ома. Дайте определение всех вели- чин, входящих в него.

2.Нарисуйте схему, используемую в работе №10. Поясните сущность метода компен- сации. На каком участке цепи возможна компенсация? Как она осуществляется?

3.По какому признаку определяется момент достижения компенсации? На каком участке цепи в этот момент ток равен нулю?

4.На схеме работы №10 указать: а) как текут токи до компенсации; б) в момент ком- пенсации?

5.Сформулируйте обобщенный закон Ома. Что такое разность потенциалов и ЭДС? Сравните разность потенциалов и напряжение на участках AB и ARGB в схеме ра- боты №10.

6.С какой целью для определения ЭДС методом компенсации используется нормаль- ный элемент? Можно ли найти ЭДС (искомую) без использования нормального элемента?

7.Сформулируйте обобщенный закон Ома. Чему равно напряжение на гальванометре в момент компенсации? Чему оно равно в тот же момент на участках AB и ARGB (см. схему)?

8.Можно ли измерить ЭДС методом компенсации, если изменить полярность (см. схему). Почему?

9.Оцените погрешность определения ЭДС методом компенсации.

10.Как рассчитать погрешность при определении ЭДС в работе №10? Какие меры приняты в работе для уменьшения этой погрешности?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №13

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦЕНТОВ ИНДУКТИВНОСТИ

ИВЗАИМНОЙ ИНДУКЦИИ

1.Что называется индуктивностью контура? От чего она зависит? В каких единицах она измеряется?

2.Выведите формулу для расчета индуктивности длинного соленоида.

3.В чем заключается явление взаимной индукции? От чего зависит коэффициент вза- имной индукции?

4.Выведите формулу, определяющую коэффициент взаимной индукции двух соле- ноидов, вставленных один в другой. Изменится ли коэффициент взаимной индук- ции M, если изменить взаимное расположение соленоидов?

5.Чему равна индуктивность системы соленоидов, если магнитные поля в них на- правлены: а) в одну сторону; б) в противоположные стороны?

6.Докажите, что для двух одинаковых соленоидов коэффициент взаимной индукции M12 равен M21. Соленоиды имеют общую ось.

7.Каков принцип работы электрической схемы в данной работе? Какие величины не- посредственно измеряются в работе?

8.Выведите расчетную формулу для определения исследуемой индуктивности.

9.Что показывает ламповый вольтметр?

10.Как определяется L и M в работе?

11.Как оценить погрешность измерения индуктивности L?

12.Зависят ли измеренные величины L и M от частоты?

13.Что будет, если соленоиды расположить перпендикулярно друг другу?

14.Как можно найти число витков соленоида, если сосчитать их непосредственно нельзя?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 15

ИЗМЕРЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ВЗАИМНОЙ ИНДУКЦИИ

1.В чем заключается явление электромагнитной индукции? Основной закон электро- магнитной индукции.

2.В чем заключается явление взаимной индукции? Закон Фарадея.

3.Что характеризует коэффициент взаимной индукции? От чего он зависит? В чем измеряется?

4.Выведите формулу для коэффициента взаимной индукции двух соленоидов (длин- ной и короткой катушек), имеющих общую ось. Как изменится коэффициент вза- имной индукции, если короткую катушку передвинуть на край соленоида?

5.Нарисуйте электрическую схему установки, объясните принцип ее действия.

6.Каким способом находится коэффициент взаимной индукции в работе? Выведите формулу для расчета M.

7.Как можно экспериментально доказать, что M12 = M21?

8.Проанализируйте ход полученной зависимости коэффициента взаимной индукции от расположения катушек. При каком расположении катушек M уменьшается в 2 раза? Почему?

9.Рассчитайте коэффициент взаимной индукции для пяти витков, вплотную навитых на соленоид вблизи его середины. Как изменится результат, если витки навить вблизи края соленоида?

10.Какую величину измеряет ламповый вольтметр?

11.Объясните ход полученной зависимости E = f(ω)?

12.Зависит ли коэффициент взаимной индукции M от частоты и амплитуды напряже- ния, подаваемого от генератора? Обоснуйте ответ, используя результаты проведен- ного эксперимента.

13.Как рассчитывается погрешность M?