- •Кудасова с.В., солодихина м.В. Общая физика
- •Часть II
- •Оглавление
- •Раздел III. Электричество
- •Глава 13. Электростатика
- •13.1. Электрические заряды. Закон сохранения электрического заряда
- •13.2. Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона
- •Р Дано: ешение:
- •Р Дано: ешение:
- •Р Дано: , , ешение:
- •Р Дано: , ешение:
- •13.3. Электростатическое поле в вакууме и его напряженность
- •13.4. Принцип суперпозиции электрических полей
- •Р Дано: , , ешение:
- •Р Дано: , ешение:
- •Решение:
- •13.5. Работа по перемещению заряда в электростатическом поле. Теорема о циркуляции вектора напряженности
- •13.6. Потенциал электростатического поля. Разность потенциалов
- •Р Дано: , ешение:
- •Р Дано: . Ешение:
- •Р Дано: , , ешение:
- •13.7. Энергия системы точечных зарядов
- •Р Дано: , , ешение:
- •Р Дано: , ешение:
- •Р Дано: ешение:
- •13.8. Связь между напряженностью электрического поля и потенциалом
- •Р Дано: , . Ешение:
- •13.9. Эквипотенциальные поверхности
- •Глава 14. Основные уравнения электростатики в вакууме
- •14.1. Поток вектора напряженности электрического поля. Теорема Гаусса
- •Р Дано: , ешение:
- •Решение:
- •14.2. Применение теоремы Гаусса для расчета электрических полей
- •Р Дано: , , , ешение:
- •Р Дано: , ешение:
- •Поле бесконечной равномерно заряженной нити (цилиндра).
- •Р Дано: , . Ешение:
- •Решение:
- •Р ешение:
- •Р Дано: , , , , , , ешение:
- •Р Дано: , , , , ешение:
- •Глава 15. Электростатическое поле в диэлектриках
- •15.1. Диполь во внешнем электрическом поле
- •15.2. Типы диэлектриков. Основные виды поляризации диэлектриков
- •1 5.3. Напряженность поля в диэлектрике
- •15.4. Законы электростатики в диэлектриках
- •Р Дано: , ешение:
- •15.5. Электрическое смещение (электрическая индукция). Теорема Гаусса для электростатического поля в диэлектрике
- •Р Дано: , ешение:
- •15.6. Сегнетоэлектрики
- •Глава 16. Проводники в электрическом поле
- •16.1. Явление электростатической индукции
- •Р Дано: , , ешение:
- •16.2. Электрическая емкость уединенного проводника
- •Р Дано: , , ешение:
- •16.3. Конденсаторы
- •Р Дано: , , , ; ешение:
- •Р Дано: , , ешение:
- •Р Дано: , , . Ешение:
- •16.4. Соединение конденсаторов в батареи
- •Р Дано: . Ешение:
- •16.5. Энергия уединенного проводника
- •16.6. Энергия заряженного конденсатора
- •Р Дано: , , , ешение:
- •16.7. Объемная плотность энергии электростатического поля
- •Р Дано: , ешение:
- •Глава 17. Постоянный электрический ток
- •17.1. Характеристики электрического тока
- •Р Дано: , , ешение:
- •Р Дано: , , ешение:
- •17.2. Сторонние силы. Электродвижущая сила
- •17.3. Закон Ома для однородного участка цепи. Сопротивление проводников
- •Свойства низкотемпературных сверхпроводников
- •Р Дано: , , ешение:
- •17.4. Параллельное и последовательное соединение сопротивлений
- •Р Дано: , ешение.
- •17.5. Закон Ома для неоднородного участка цепи
- •Р Дано: , , ешение:
- •17.6. Разветвленные цепи. Правила Кирхгофа
- •Р Дано: , ешение:
- •17.7. Работа и мощность постоянного тока. Закон Джоуля – Ленца
- •Р Дано: ешение.
- •17.8. Коэффициент полезного действия источника тока
- •Р Дано: , ешение.
- •17.9. Законы Ома и Джоуля-Ленца в дифференциальной форме
- •Р Дано: , ешение.
- •Глава 18. Основы классической теории электропроводимости металлов
- •18.1. Природа носителей тока в металлах
- •18.2. Основные положения классической электронной теории проводимости металлов (теории Друде – Лоренца)
- •18.3. Вывод законов постоянного тока на основе теории Друде – Лоренца
- •Закон Джоуля – Ленца.
- •18.4. Затруднения классической теории электропроводности металлов
- •Глава 19. Основы квантовой теории проводимости металлов
- •19.1. Образование энергетических зон в твердых телах
- •19.2. Деление твердых тел на проводники, полупроводники и диэлектрики
- •19.3. Энергия Ферми. Статистика электронов в металле
- •Р Дано: , , . Ешение:
- •19.4. Выводы квантовой теории электропроводности металлов
- •19.5. Полупроводники
- •19.6. Собственная проводимость полупроводников
- •Р Дано: , , . Ешение:
- •19.7. Примесная проводимость полупроводников
- •Глава 20. Электрический ток в различных средах
- •20.1. Электрический ток в электролитах. Законы электролиза Фарадея
- •Р Дано: , , , . Ешение:
- •20.2. Электрический ток в газах
- •Типы самостоятельного газового разряда
- •Р Дано: . Ешение:
- •20.3. Электрический ток в вакууме
- •Основные виды эмиссии электронов
- •Работа выхода электронов из металла
- •Р Дано: , . Ешение:
Р Дано: , , ешение:
Применяя формулу 17.3.4, найдем сопротивление нити при температурах и : (1), (2).
Сопротивление нити при 00С можно выразить из первого уравнения: .
И спользуя закон Ома для однородного участка цепи, найдем сопротивление нити при температуре : . Подставляя полученное выражение в уравнение 2, получим , откуда , .
О твет: .
17.4. Параллельное и последовательное соединение сопротивлений
П оследовательное соединение (рис. 17.4.1).
Сила тока, текущего по всем сопротивлениям одинакова: . Пользуясь законом Ома для однородного участка цепи, находим:
, откуда
(17.4.1)
П араллельное соединение (рис. 17.4.2).
В этом случае ,
По закону Ома для однородного участка цепи . Следовательно, , откуда
(17.4.2)
П ример. 17.4.1. Определить общее сопротивление между точками А и В цепи, представленной на рис. 17.4.3, если ,
Р Дано: , ешение.
С опротивления R3 и R6 соединены параллельно (потенциал точек B и C одинаков), следовательно, их общее сопротивление: .
Эквивалентная схема после этого преобразования будет иметь вид (рис. 17.4.4):
Сопротивления R2 и R36 соединены последовательно, следовательно, их общее сопротивление . Эквивалентная схема после этого преобразования будет иметь вид, показанный на рис. 17.4.5.
Сопротивления R5 и R236 соединены параллельно, поэтому их общее сопротивление . Эквивалентная схема после этого преобразования будет иметь вид, показанный на рис. 17.4.6.
Сопротивления R1 и R5236 соединены последовательно. Их общее сопротивление , а сопротивление R15236 соединено параллельно с R4. Таким образом, общее сопротивление между точками А и B: .
О твет:.
17.5. Закон Ома для неоднородного участка цепи
Н еоднородный участок цепи содержит источник тока (рис. 17.5.1). Необходимо учесть, что движение электронов внутри источника происходит при наличии некоторого сопротивления r, называемого внутренним сопротивлением источника тока.
С учётом 17.2.2 закон Ома для неоднородного участка цепи имеет вид:
(17.5.1)
Если электрическая цепь замкнута, то выбранные точки 1 и 2 совпадают и Тогда из формулы 17.5.1 получается закон Ома для замкнутой цепи:
(17.5.2)
Если внешнее сопротивление R=0 (короткое замыкание), то ток в цепи становится максимально возможным и называется током короткого замыкания:
Найдём напряжение на зажимах источника тока в замкнутой цепи (рис. 17.5.2). Напряжение на зажимах источника тока измеряют при помощи вольтметра. Показания прибора зависят от силы тока в цепи, следовательно, напряжение на зажимах работающего источника тока есть величина переменная, зависящая от нагрузки. Объяснение этому даёт закон Ома.
Напряжение, измеряемое вольтметром, есть напряжение между точками 1 и 2.
Для внешней цепи (однородный участок) выполняется, закон Ома имеет вид: Сила тока определяется законом Ома для замкнутой цепи: , откуда
Следовательно, напряжение на зажимах источника меньше э.д.с. на величину падения напряжения внутри источника:
Если цепь разомкнута , то напряжение на зажимах источника равно э.д.с.:
П ример 17.5.1. Э.д.с. элемента . При внешнем сопротивлении ток в цепи Найти падение напряжения внутри элемента и его сопротивление.