- •Федеральное агентство по рыболовству федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "мурманский государственный технический университет"
- •Часть 2. "Электричество и магнетизм. Колебания и волны"
- •Оглавление
- •Введение
- •Тематический план
- •Рекомендуемая литература Основная
- •Рекомендуемая литература к лабораторным занятиям
- •Содержание программы и методические указания к изучению тем дисциплины
- •Раздел 1. Электричество и магнетизм
- •Тема 1. Электростатическое поле и его характеристики
- •Вопросы и задачи для самопроверки
- •Тема 2. Теорема Остроградского - Гаусса для электростатического поля в вакууме
- •Вопросы и задачи для самопроверки
- •Тема 3. Диэлектрики в электростатическом поле
- •Вопросы и задачи для самопроверки
- •Тема 4. Проводники в электростатическом поле. Энергия электростатического поля
- •Вопросы и задачи для самопроверки
- •Тема 5. Постоянный электрический ток
- •Вопросы и задачи для самопроверки
- •Тема 6. Электронные и ионные явления
- •Вопросы и задачи для самопроверки
- •Тема 7. Магнитостатика в вакууме
- •Вопросы и задачи для самопроверки
- •Тема 8. Магнитостатика в веществе
- •Вопросы и задачи для самопроверки
- •Тема 9. Электромагнитная индукция
- •Вопросы и задачи для самопроверки
- •Тема 10. Связь электрического и магнитного полей. Обобщения теории Максвелла. Принцип относительности в электродинамике.
- •Вопросы и задачи для самопроверки
- •Раздел 2. Колебания и волны
- •Тема 11. Кинематика гармонических колебаний
- •Вопросы и задачи для самопроверки
- •Тема 12. Механические и электромагнитные гармонические колебания
- •Вопросы и задачи для самопроверки
- •Тема 13. Затухающие и вынужденные колебания
- •Вопросы и задачи для самопроверки
- •Тема 14. Механические волны
- •Вопросы и задачи для самопроверки
- •Тема 15. Электромагнитные волны
- •Вопросы и задачи для самопроверки
- •Демонстрационные варианты контрольных работ Контрольная работа 1 по разделу "электричество и магнетизм" Вариант 1
- •Вариант 2
- •Вариант 3
- •Вариант 4
- •Контрольная работа 2 по разделАм "колебания и волны" Вариант 1
- •Вариант 2
- •Вариант 3
- •Вариант 4
- •Вопросы теоретического курса по разделам "электричество и магнетизм", "колебания и волны"
- •Использованная литература
Вариант 3
К абсолютно упругой пружине подвесили грузик, в результате чего она растянулась на х = 9 см. Чему будет равен период колебаний грузика, если его немного оттянуть вниз и отпустить?
Энергия свободных незатухающих колебаний, происходящих в колебательном контуре, составляет W1 = 0,2 мДж. При медленном раздвигании пластин конденсатора частота колебаний увеличилась в 2 раза. Определить работу, совершаемую против сил электрического поля.
В цепь переменного тока напряжением U = 220 В и частотой = 50 Гц последовательно включены резистор сопротивлением R = 100 Ом, катушка индуктивностью L = 0,5 Гн и конденсатор емкостью С = 10 мкФ. Определить амплитудные значения: 1) силы тока в цепи; 2) падения напряжения на активном сопротивлении; 3) падения напряжения на конденсаторе; 4) падения напряжения на катушке.
Два когерентных источника посылают поперечные волны в одинаковых фазах. Периоды колебаний Т = 0,2 с, скорость распространения волн в среде υ = 800 м/с. Определить, при какой разности хода в случае наложения волн будет наблюдаться: 1) ослабление колебаний; 2) усиление колебаний.
Вариант 4
Точка участвует в двух одинаково направленных колебаниях: х1 = (3соs ωt) см, х2 = 3 cos (ωt + см, где ω = π рад/с. Определить амплитуду и начальную фазу результирующего колебания. Написать его уравнение.
Колебательный контур состоит из катушки индуктивностью L = 0,1 Гн и конденсатора емкостью С = 39,5 мкФ. Заряд конденсатора qm = 3 мкКл. Пренебрегая сопротивлением контура, записать уравнение: 1) изменения силы тока в цепи в зависимости от времени; 2) изменения напряжения на конденсаторе в зависимости от времени.
В цепь переменного тока частотой 50 Гц включена катушка длиной 20 см, диаметром 5 см, содержащая 500 витков медного провода площадью поперечного сечения 0,6 мм2. Определить, какая доля полного сопротивления катушки приходится на реактивное сопротивление. Удельное сопротивление меди = 17 нОм · м.
Определите длину волны λ, если расстояние между первым и четвертым узлами стоячей волны равно 30 см.
Вопросы теоретического курса по разделам "электричество и магнетизм", "колебания и волны"
Электростатическое поле и его напряженность. Закон Кулона.
Потенциал и работа электростатического поля.
Напряженность как градиент потенциала.
Поток напряженности электрического поля. Теорема Остроградского - Гаусса для электростатического поля в вакууме.
Применение теоремы Остроградского - Гаусса к расчету некоторых полей.
Диэлектрики в электростатическом поле.
Проводники в электростатическом поле. Электрическая емкость уединенного проводника.
Конденсаторы. Электроемкость конденсаторов.
Энергия заряженных проводников и электростатического поля. Объемная плотность энергии.
Постоянный электрический ток, его характеристики и условия существования.
Закон Ома для участка цепи. Сопротивление проводников.
Работа и мощность тока. Закон Джоуля - Ленца для участка цепи. КПД.
Правила Кирхгофа для разветвленных цепей. Мост Уитстона.
Классическая электронная теория проводимости металлов.
Работа выхода электронов из металла. Термоэлектронная эмиссия.
Контактная разность потенциалов. Термоэлектрические явления: эффекты Зеебека, Пельтье и Томсона.
Электропроводность полупроводников. Полупроводниковые выпрямители и диоды.
Электропроводность электролитов. Законы Фарадея для электролиза.
Электропроводность газов. Плазма.
Магнитное поле. Магнитный момент. Магнитная индукция.
Поток вектора магнитной индукции. Теорема Остроградского – Гаусса для магнитного поля.
Закон Ампера.
Сила Лоренца. Движение заряженных частиц в электрическом и магнитном полях.
Закон Био – Савара - Лапласа и его применение.
Закон полного тока для магнитного поля в вакууме.
Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле.
Магнитные моменты атомов. Атом в магнитном поле. Намагниченность.
Диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики.
Закон полного тока для магнитного поля в веществе. Напряженность магнитного поля.
Электромагнитная индукция. Закон Фарадея. Принцип работы генератора (электродвигателя).
Самоиндукция. Потокосцепление. Индуктивность.
Взаимная индукция. Трансформаторы.
Энергия магнитного поля.
Токи при размыкании и замыкании электрической цепи.
Система уравнений Максвелла в интегральной и дифференциальной формах. Принцип относительности в электродинамике.
Гармонические колебания и их основные характеристики.
Сложение колебаний. Биения. Фигуры Лиссажу.
Механические гармонические колебания. Физический и математический маятники, груз на пружине.
Электромагнитные гармонические колебания. Колебательный контур.
Свободные затухающие механические и электромагнитные колебания. Автоколебания.
Вынужденные механические и электромагнитные колебания.
Переменный ток в RLC-контуре. Резонансные явления. Мощность.
Механические волны. Уравнение бегущей волны. Волновое уравнение.
Интерференция волн. Стоячие волны.
Звуковые волны. Эффект Доплера в акустике.
Электромагнитные волны. Шкала электромагнитных волн.