МІНІСТЕРСТВО ТРАНСПОРТУ ТА ЗВ’ЯЗКУ УКРАЇНИ

---------------------------

ОДЕська НАЦІОНАЛЬНА Академія зв’язку ім. О. С. Попова

===============================================

Кафедра фізики оптичного зв’язку

ФІЗИКА

ЧАСТИНА 1

ЕЛЕКТРОМАНЕТИЗМ

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

ТА КОМПЛЕКСНЕ ЗАВДАННЯ № 1 З ФІЗИКИ

для студентів заочної форми навчання

всіх спеціальностей за напрямком “Телекомунікації”

ЗАТВЕРДЖЕНО

методичною радою академії

Протокол № 8

від 09.03.2004 р.

Одеса 2006

УДК 530.10

План НМВ 2005 навч. р.

Укладачі: доц. Горбачов В.Е., проф. Ірха В.І., ст. викладач Криськів С.К.

В методичному посібнику наводяться задачі комплексного завдання щодо дослідження властивостей електричного та магнітного полів і постійного струму для всіх дисциплін. Розраховано на студентів за напрямком “Телекомунікації”.

УХВАЛЕНО

на засіданні кафедри

фізики оптичного зв’язку

й рекомендовано до друку.

Протокол № 2

від 02.09.2005 р.

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ЩОДО ВИКОНАННЯ КОМПЛЕКСНОГО ЗАВДАННЯ

В комплексне завдання включено шість задач: 1.1; 1.2; 1.3; 1.4; 1.5; 1.6.

1 Для виконання комплексного завдання № 1 студенти повинні вивчити за підручником зі списку літератури такі розділи: “Механіка”, “Електрика”, “Електромагнетизм” курсу фізики та виконати лабораторні роботи з цих розділів.

2 Номери задач, які студент повинен включити в комплексне завдан­ня, братимо в таблицях варіантів завдань. Номер варіанта збігається з поря­дковим номером прізвища студента в журналі групи.

3 Звіт з індивідуального завдання виконується в окремому зошиті. Записи провадяться на правому боці розвороту зошита. На лівому боці пишуться зауваження викладача та зроблені студентом виправляння.

4 На обкладинці зошита слід зазначити назву роботи, номер варіанта, прізвище та ініціали студента, шифр групи.

5 Задачі слід розташовувати по порядку. Умову переписувати повністю. Далі зробити короткий запис умови. Привести значення заданих величин до системи одиниць СІ.

6 При розв’язуванні задач треба передусім встановити основні фізичні явища й навести пояснювальну схему чи рисунок.

7 Потім за допомогою формул, котрі видбивають ці явища, слід скласти систему рівнянь та віднайти розв’язок задачі або її частини в літерному вигляді, де шукана величина має бути подана через задані величини в літерних (символьних) позначеннях. Всі позначення в формулах слід пояснити.

8 Далі треба перевірити одиниці виміру здобутих величин на відповідність їх до сподіваних. Для цього слід підставити в формулу літерного рішення замість символу кожної величини її одиницю виміру і здійснити необхідні перетворення. Лише після збігу одиниць виміру зі сподіваними слід підставити в формулу літерного рішення числові значення величин і зробити обчислення (див. приклади рішення задач). Обчислення провадити з трьома значущими цифрами.

9 Наприкінці роботи слід зазначити використану літературу. Наводяться прізвище й ініціали автора, повна назва джерела, місце видання, видавництво, рік видання (див. список рекомендованої літератури).

Основні формули Електрика

Напруженість та потенціал електростатичного поля

; ,

де – сила, що діє на додатний точковий заряд Q₀, який поміщено в дану точку поля; W_n – потенційна енергія заряду Q₀.

Напруженість та потенціал поля точкового заряду Q на відстані r від заряду

; ,

де ₀ = 8,8510^–12 Ф/м – електрична стала;  – діелектрична проникність середовища.

Напруженість поля рівномірно зарядженої сфери радіусом R на відстані r від центра сфери

а) E = 0 при r < R;

б) при r ³ R,

де Q – заряд сфери.

Лінійна та поверхнева густина заряду

; .

Напруженість поля нескінченного рівномірно зарядженого циліндра радіусом R на відстані r від осі циліндра

а) E = 0 при r < R ;

б) при r ³ R.

Напруженість поля нескінченної рівномірно зарядженої площини

.

Зв’язок між напруженістю та потенціалом електростатичного поля

.

Для однорідного поля

,

де d – відстань між еквіпотенційними поверхнями з потенціалами ₁ та ₂.

Робота сил поля щодо переміщення заряду Q₀ з точки поля з потенціалом j₁ в точку з потенціалом j₂

.

Електроємність конденсатора

,

де Q – заряд конденсатора, U – різниця потенціалів пластин кон­денсатора.

Електроємність плоского конденсатора

,

де S – площа кожної пластини конденсатора; d – відстань між пластинами.

Електроємність циліндричного конденсатора

,

де L – довжина обкладинок конденсатора; R₁ та R₂ – радіуси коаксіальних циліндрів.

Електроємність сферичного конденсатора

,

де R₁ та R₂ – радіуси концентричних сфер.

Енергія зарядженого конденсатора

,

де Q – заряд конденсатора, С – його ємність; U – різниця потенціалів обкладинок конденсатора.

Закон Ома

а) для однорідної ділянки кола

,

де I – сила струму, що протікає по ділянці кола, U – напруга на ділянці; R – опір ділянки;

б) для неоднорідної ділянки кола

,

де j₁ – j₂ – різниця потенціалів на кінцях ділянки; e – ЕРС джерела, що входить у ділянку; r – внутрішній опір джерела;

в) для замкненого кола

,

де R – зовнішній опір кола, r – внутрішній опір джерела.

Правила Кірхгофа

; ,

де – алгебрична сума струмів, що сходяться в вузлі;

– алгебрична сума падіння напруги в замкнутому контурі;

– алгебрична сума ЕРС джерел, що входять в цей контур.