- •Ііі. Електростатика. Постійний струм
- •1. Електростатика
- •Електроємність:
- •Електроємність плоского конденсатора:
- •2. Постійний струм Основні формули
- •Опір провідника:
- •Приклади розв’язування задач
- •Контрольна робота № 3 література
- •1. Електростатика
- •2. Постійний струм
- •Задачі для самостійного розв'язування
- •Довідкові матеріали
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ
КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ТЕХНОЛОГІЙ ТА ДИЗАЙНУ
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
до самостійної роботи студентів
при розв'язуванні задач з фізики
Розділи
ЕЛЕКТРИКА І МАГНЕТИЗМ
КОНТРОЛЬНІ РОБОТИ № 3 і № 4
Вcі цитати, цифровий, фактичний матеріал і бібліографічні відомості перевірені. Зауваження рецензентів враховані.
Укладачі А.П.Клименко, М.Т.Степашко, Л.І.Фролова, В.Ф.Лапшин
Позиція плану ___________ Вимогам, що пред'являються
до навчально-методичної літератури, відповідає.
Відомості, заборонені До друку і в світ дозволяю
для відкритої публікації, на підставі параграфу 2
не містяться. пункту 15 "даних правил..."
І-й відділ ______________ Проректор О.М. Хом'як
" ____ " __________ 2002 р. _______________________
" _____ " _________ 2002 р.
Затверджено на засіданні кафедри фізики, протокол № 5 від " 27 " грудня 2001 р.
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ
КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ТЕХНОЛОГІЙ ТА ДИЗАЙНУ
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
до самостійної роботи студентів
при розв'язуванні задач з фізики
Розділи
ЕЛЕКТРИКА І МАГНЕТИЗМ
КОНТРОЛЬНІ РОБОТИ № 3 і № 4
Затверджено на засіданні
кафедри фізики,
протокол № 5 від 27.12.2001 р.
Київ – 2002
Методичні вказівки до самостійної роботи студентів при розв’язуванні задач з фізики. Розділи “Електрика і магнетизм” Контрольні роботи №3 і №4 для студентів заочного відділення. /Укладачі А.П.Клименко, М.Т.Степашко, Л.І.Фролова, В.Ф.Лапшин – К.: КНУТД, 2002. Укр.мовою.
Укладачі: А.П.Клименко
М.Т.Степашко
Л.І.Фролова
В.Ф.Лапшин
Відповідальний за випуск зав. кафедрою фізики А.П.Клименко
ПЕРЕДМОВА
Методичні вказівки мають на меті допомогти студентам у розв'язуванні задач з фізики, розділи “Електрика і магнетизм”, зокрема студентам заочної форми навчання у виконанні контрольних робіт № 3 і № 4, які охоплюють теоретичний матеріал вказаних розділів фізики.
Змістом контрольних робіт є розв'язування певної кількості відповідних задач. Вміння розв'язувати задачі є одним з головних критеріїв оволодіння фізикою. І саме розв'язування задач викликає найбільші труднощі у студентів. Крім знання теорії, головним, що сприяє успіхові у розв'язуванні задач, є оволодіння спеціальними методами і прийомами для розв'язування певних груп задач. На цьому і зосереджена увага в даному посібнику.
Матеріал розділів поділено на параграфи. На початку кожного з них подано короткий перелік формул і законів, які стосуються розв'язування задач певної теми. Ці формули дозволяють студентові скласти уявлення про обсяг теоретичного матеріалу, який необхідно опрацювати, і можуть слугувати формальним апаратом для розв'язування задач. Далі наведено приклади розв'язування задач, в яких показано застосування фізичних законів і викладено методи і прийоми розв'язання.
Для студентів заочної форми навчання подано таблиці варіантів контрольних робіт та список підручників з переліком відповідних розділів, які потрібно опрацювати для виконання відповідної контрольної роботи, та задачі для самостійного розв'язування.
Методичні вказівки також можуть бути використані студентами стаціонару і викладачами.
Ііі. Електростатика. Постійний струм
1. Електростатика
Основні формули
Закон Кулона:
, (3.1)
де F – сила взаємодії точкових зарядів q1 і q2, r – відстань між зарядами, – діелектрична проникність середовища, 0 – електрична постійна.
Напруженість електричного поля:
Е = F/q. (3.2)
Потенціал електричного поля:
= П/q, (3.3)
де П – потенціальна енергія точкового позитивного заряду q, який
знаходиться в даній точці поля (за умови, що потенціальна енергія заряду, віддаленого на безконечність, дорівнює нулю).
Сила, яка діє на точковий заряд, що знаходиться в електричному полі, напруженістю Е:
F = q E. (3.4)
Потенціальна енергія заряду q:
П = q. (3.5)
Принцип суперпозиції електричних полів відповідно для напруженості і потенціалу поля системи зарядів:
(3.6)
Напруженість і потенціал поля, створеного точковим зарядом q:
, , (3.7)
де r – відстань від заряду до точки, в якій визначаються напруженість і потенціал.
Напруженість і потенціал поля, створеного провідною зарядженою сферою радіусом R на відстані r від центра сфери:
а) Е=0; (при r <R);
б) , (при r = R); (3.8)
в) , (при r > R),
де q – заряд сфери.
Лінійна густина заряду, розподіленого рівномірно вздовж нитки довжиною l:
= q/l. (3.9)
Поверхнева густина заряду, рівномірно розподіленого по поверхні площею S:
= q/S (3.10)
Потік вектора напруженості Е :
а) через будь-яку поверхню S, поміщену в неоднорідне електричне поле
, або , (3.11)
де – кут між вектором напруженості Е і нормаллю n до елемента поверхні; dS – площа елемента поверхні, Еn проекція вектора напруженості на нормаль;
б) через плоску поверхню, поміщену в однорідне електричне поле
ФЕ=Е S cos . (3.12)
Теорема Остроградського-Гаусса: Потік вектора напруженості Е через будь-яку замкнену поверхню, що охоплює заряди q1, q2 , …, qn
, (3.13)
де – алгебраїчна сума зарядів, які знаходяться всередині замкненої поверхні, n – число зарядів.
Напруженість поля, створеного безконечною рівномірно зарядженою ниткою або безконечно довгим циліндром:
, (3.14)
де r – відстань від нитки або осі циліндра до точки, в якій визначається напруженість поля; відстань r більша від радіуса циліндра.
Напруженість поля, створеного безконечною рівномірно зарядженою площиною:
. (3.15)
Робота сил поля по переміщенню заряду q з точки поля з потенціалом 1 в точку з потенціалом 2:
А12=q (1 – 2). (3.16)