Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Электричество2_(семестр_зад)_дневн

.pdf
Скачиваний:
412
Добавлен:
17.03.2015
Размер:
5.5 Mб
Скачать

зарядить 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 СтефанаБольцмана 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 ГауссаОстроградского ...............................................

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 БиоСавараЛапласа ................................................................

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