- •Кафедра "физика"
- •Содержание
- •Введение
- •1. Общие методические указания по решению и оформлению типОвого расчета (тр)
- •1.1 Методические указания по решению задач
- •1.2 Общие указания по оформлению типового расчета
- •2. Тема: Напряженность электрического поля
- •2.1 Основные формулы и указания к решению задачи
- •2.2 Пример решения задачи
- •2.3 Задание для самостоятельного выполнения по вариантам
- •3. Тема: Основные законы постоянного тока
- •3.1 Основные формулы и указания к решению задачи
- •3.2 Пример решения задачи
- •3.3 Задание для самостоятельного выполнения по вариантам
- •4. Тема: Магнитное поле постоянного тока
- •4.1 Основные формулы и указания к решению задачи
- •4.2 Пример решения задачи
- •4.3 Задание для самостоятельного выполнения по вариантам
- •5. Тема: Сила, действующая на заряд, движущийся в магнитном поле
- •5.1 Основные формулы и указания к решению задачи
- •5.2 Пример решения задачи
- •5.3 Задание для самостоятельного выполнения по вариантам
- •6. Тема: Электромагнитная индукция
- •6.1 Основные формулы и указания к решению задачи
- •6.2 Пример решения задачи
- •6.3 Задание для самостоятельного выполнения по вариантам
- •7. Тема: Переменный ток
- •А б
- •7.1.4. Цепь переменного тока, содержащая последовательно включенные резистор, катушку индуктивности и конденсатор
- •А б
- •7.2 Примеры решения задач
- •7.3 Задание для самостоятельного выполнения по вариантам
- •Литература
- •Приложение 1 Основные физические постоянные
- •Приложение 2 Диэлектрическая проницаемость среды
- •Приложение 3 Удельное сопротивление(при 20с)
- •Приложение 4 температурный коэффициент(при 20с)
- •Приложение 5 Приставки для образования десятичных кратных и дольных единиц
- •Приложение 6
1.2 Общие указания по оформлению типового расчета
Работа выполняется в отдельной тетради (18 листов). Титульный лист работы оформляется на первой странице тетради (приложение 6).
Номер варианта выбирается по номеру в списке журнала посещений.
Условие задачи переписывается полностью без сокращений. Затем записываются данные, соответствующие варианту. Для замечаний рецензента необходимо оставить поля.
Решение и ответы на вопросы сопровождаются краткими пояснениями. Рисунки выполняются в определенном масштабе, позволяющем наглядно представить задачу и ее решение.
Решение задачи проводится в общем виде, т.е. в буквенных обозначениях величин, заданных по условию. Затем, после проверки размерности искомой величины, в найденную зависимость подставить численные значения в системе СИи произвести расчет. Перед построением графика составляется таблица численных значений величин, выбирается определенный масштаб по осямХиУ.
Числовые значения найденных величин записываются в экспоненциальном виде. Например, 334500 = 3,345105. Окончательный ответ записывается с тремя значащими цифрами.
Для выполнения заданий необходимо предварительно проработать теоретический материал и примеры решения задач, приведенные в настоящем методическом пособии.
2. Тема: Напряженность электрического поля
2.1 Основные формулы и указания к решению задачи
Напряженность электрического поля выражается формулой:
, (2.1)
где – сила, действующая на точечный положительный зарядq, помещенный в данную точку поля.
Сила, действующая на точечный заряд q, помещенный в электрическое поле
. (2.2)
Поток вектора напряженности электрического поля:
а) через произвольную поверхность S, помещенную в неоднородное поле,
или, (2.3)
где – угол между вектором напряженностии нормальюк элементу поверхности;
dS– площадь элемента поверхности;
En– проекция вектора напряженности на нормаль.
б) через плоскую поверхность, помещенную в однородное электрическое поле,
ФЕ=ЕSсos. (2.4)
Поток вектора напряженности через замкнутую поверхность
, (2.5)
где интегрирование ведется по всей поверхности.
Теорема Остроградского – Гаусса. Поток вектора напряженностичерез любую замкнутую поверхность, охватывающую зарядыq1,q2, …,qn,
, (2.6)
где – алгебраическая сумма зарядов, заключенных внутри замкнутой поверхности;
n– число зарядов.
Напряженность электрического поля, создаваемого точечным зарядом qна расстоянииrот заряда,
. (2.7)
Напряженность электрического поля, создаваемого металлической сферой радиусом R, несущей зарядq, на расстоянииrот центра сферы:
а) внутри сферы (r<R):
E= 0; (2.8)
б) на поверхности сферы (r=R):
; (2.9)
в) вне сферы (r>R):
. (2.10)
Принцип суперпозицииналожения электрических полей: напряженностьрезультирующего поля, созданного двумя (и более) точечными зарядами, равна векторной (геометрической) сумме напряженностей складываемых полей:
. (2.11)
В случае двух электрических полей с напряженностями имодуль вектора напряженности
, (2.12)
где – угол между векторамии.
Напряженность поля, создаваемого бесконечно равномерно заряженной нитью (или цилиндром) на расстоянии rот ее оси,
, (2.13)
где – линейная плотность заряда.
Линейная плотность заряда есть величина, равная отношению заряда, распределенного по нити, к длине нити (цилиндра):
. (2.14)
Напряженность поля, создаваемого бесконечной равномерно заряженной плоскостью:
, (2.15)
где – поверхностная плотность заряда.
Поверхностная плотность заряда есть величина, равная отношению заряда, распределенного по поверхности, к площади этой поверхности:
. (2.16)
Напряженность поля, создаваемого двумя параллельными бесконечными равномерно и разноименно заряженными плоскостями с одинаковой по модулю поверхностной плотностью заряда (например, поле плоского конденсатора)
. (2.17)