- •Навчальна програма з курсу фізики
- •Механіка.
- •Молекулярна фізика і термодинаміка.
- •Електродинаміка.
- •Коливання і хвилі.
- •Оптика та основи теорії відносності.
- •Атомна і ядерна фізика.
- •Методичні вказівки до виконання та оформлення самостійних робіт
- •Порядок розв’язання задачі
- •Питання до самостійної роботи за темою :
- •1.Механіка. Основні формули.
- •Приклади розв’язування задач.
- •Розв’язування задач з динаміки.
- •Задачі для самостійного розв’язування за темою: «Основні поняття кінематики. Вільне падіння.»
- •Питання до самостійної роботи за темою : «Внесок українських вчених у розвиток космонавтики.»
- •Задачі для самостійного розв’язування за темою «Елементи статики. Рівновага тіл»
- •Питання до самостійної роботи за темою : «Будова та принцип дії реактивних двигунів».
- •Розділ 2. Молекулярна фізика і термодинаміка. Основні формули.
- •6. Швидкість молекул:
- •Задачі для самостійного розв’язування за темою «Основи молекулярної фізики. Рівняння Мендєлєєва - Клайперона»
- •Питання до самостійної роботи на тему : «Рідкі кристали та їх застосування. Застосування рідких кристалів у техніці»
- •Питання до самостійної роботи на тему: «Полімери: їх властивості та застосування. «Розумні» полімери».
- •Питання до самостійної роботи на тему: «Холодильна машина»
- •Розділ 3. Електродинаміка. Основні формули та поняття.
- •Спеціальні розділи електродинаміки
- •Основні формули електродинаміки
- •Приклади розв’язування задач.
- •Питання до самостійної роботи на тему:
- •Задачі для самостійного розв’язування за темою «Електричне поле»
- •Питання до самостійної роботи за темою:
- •Питання до самостійної роботи за темою:
- •Питання до самостійної роботи за темою:
- •Питання до самостійної роботи за темою:
- •Розділ 4. Коливання та хвилі. Основні формули.
- •4.1 Механічні коливання та хвилі.
- •4.2 Електромагнітні коливання та хвилі.
- •Приклади розв’язування задач.
- •Розв’язання:
- •Розв’язання
- •Питання до самостійної роботи за темою:
- •Розділ 5.Оптика та основи теорії відносності. Основні формули.
- •Умова мінімумів: результуюче коливання ослаблюється, якщо різниця ходу доданих хвиль дорівнює непарному числу півхвиль:
- •Отже, закони фотоефекта свідчать, що світло при випромінюванні й поглинанні поводиться подібно потоку часток, що одержали назву фотонів або світлових квантів.
- •Питання до самостійної роботи за темою: «Сучасні уявлення про простір і час. Взаємозв’язок класичної і релятивістської механіки.»
- •Розділ 6. Атомна і ядерна фізика.
- •Основні формули.
- •Ядра хімічних елементів позначають символом zax, де X – хімічний символ елемента. Наприклад,
- •Закон радіоактивного розпаду
- •Енергетичним виходом ядерної реакції називається величина:
- •Питання до самостійної роботи за темою:
- •6.1. Співвідношення між одиницями (градусами) різних шкал
- •6.2. Співвідношення між значеннями температури в різних шкалах
- •6. Що таке потенціал електричного поля?
Спеціальні розділи електродинаміки
Електростатика описує властивості статичного (не мінливого з часом або мінливого досить повільно, щоб «електродинамічними» ефектами можна було знехтувати, тобто, коли в рівняннях Максвелла можна відкинути, через їх малості, члени з похідними по часу) електричного поля і його взаємодії з електрична зарядженими тілами (електричними зарядами), які також нерухомі або рухаються з досить малими швидкостями (чи, може, якщо є і швидко рухомі заряди, але вони досить малі за величиною), щоб створювані ними поля можна було наближено розглядати як статичні. Зазвичай при цьому мається на увазі і відсутність (або пренебрежимо малість) магнітних полів.
Магнітостатики досліджує постійні струми (і постійні магніти) і постійні магнітні поля (поля не змінюються в часі або змінюються настільки повільно, що швидкістю цих змін в розрахунку можна знехтувати), а також їх взаємодію.
Електродинаміка суцільних середовищ розглядає поведінку електромагнітних полів у суцільних середовищах.
Релятивістська електродинаміка розглядає електромагнітні поля в рухомих середовищах.
Основні формули електродинаміки
Закон Кулона
Різниця потенціалів
ΔU = Eδx.
Електроємність
С = q/U
Енергія конденсатора
Закон Джоуля-Ленца
ΔQ = I 2RΔt.
Сила Ампера
F = Il cos α.
Поле точкового заряду
Потенціал зарядженої кулі
Плоский конденсатор
С = ε0S/d.
Закон Ома
Сила Лоренца
F = q B sin α.
Магнітний потік
Φ = BS cos α.
Приклади розв’язування задач.
Задача 3.1 У повітрі на відстані l один від одного закріплено два точкові заряджені тіла відповідно із зарядами +Q i +4Q. Де треба помістити заряд (-Q) щоб він був у рівновазі?
,
Заряд Q3 перебуває в рівновазі, якщо
Відповідь: на відстані від заряду Q.
Задача 3.2 Дві однакові кульки масою по 0,2г кожна підвішені на нитках завдовжки 50см. Після надання кулькам однакових зарядів, вони відхилились на відстань 10см. Визначити заряди, які були передані кулькам.
Умови рівності для кожної кульки:
Спроектуємо на координатні осі:
Ох: , Оу:
Отже,
Розділимо (1) на (2): ,
Оскільки кут ? малий, то:
Відповідь: 2,1·10-4 Кл.
Задача 3.3 Два однакових позитивних заряди 10-7 Кл розміщені в повітрі на відстані 8см один від одного. Визначити напруженість поля в точці О, що лежить на середині відрізка, який сполучає заряди, і в точці А, розміщеній на відстані 5см від зарядів.
В точці А результуючий вектор напруженості ЕА є діагоналлю паралелограма утвореного Е1 і Е2:
Отже, ЕА = 2Е1 Cos. Оскільки
Тоді в точці А напруженість буде визначатись:
Звідки .
Відповідь: Е0=0, ЕА=4,32·105 В/м.
Задача 3.4 Якої маси повинна бути порошина, щоб перебувати в полі плоского конденсатора в стані рівноваги, якщо напруженість поля 15·104 В/м, а на порошині знаходиться 2062 електронів?
Розв’язання:
Відповідь: 5·10-12кг.
Задача 3.5 В однорідному електричному полі, напруженість якого 1 кВ/м, перемістили на 2см в напрямі силової лінії заряд – 25нКл. Визначити роботу поля, зміну потенціальної енергії взаємодії заряду з полем і різницю потенціалів між початковою і кінцевою точками переміщення.
Відповідь: -0,5 мкДж; 0,5мкДж; 20В.
Задача 3.6 Електрон вилітає з точки, потенціал якої 300 В, із швидкістю 0,6·107 м/с у напрямі силових ліній поля. Визначити потенціал точки поля, у якій швидкість електрона дорівнюватиме нулю.
Розв’язання:
Робота електричного поля по переміщенні заряду (електрона):
З іншого боку (теорема про кінетичну енергію):
Оскільки
Обчислення:
Відповідь: 198 В.
Задача 3.7 Ємність плоского повітряного конденсатора С = 10-9 Ф, відстань між пластинами 4мм. На заряд Q = 4,9·10-9 Кл, розміщений між пластинами конденсатора, діє сила F = 9,8·10-5 Н. Площа пластини конденсатора 100см2. Визначити: 1) напруженість поля і різницю потенціалів між пластинами; 2) густину енергії і енергію поля конденсатора.
Розв’язання:
Енергія конденсатора:
Відповідь: Е = 2·104 В/м, U = 80 В, Wn=7,04·10-8 Дж, ? = 1,75·10-3 Дж/м3
Задача 3.8 Плоский конденсатор, площа пластин якого S, а відстань між ними d, має ізолятор із скляної пластини. Конденсатор зарядили до напруги U, після чого від’єднали від джерела напруги. Визначити механічну роботу, яку треба виконати, щоб вийняти скляну пластину з конденсатора. Тертям і вагою пластини знехтувати.
Розв’язання:
Після видалення пластинки, діелектриком буде повітря. Це означає зменшення діелектричної проникності в ε раз і, як наслідок, збільшення напруженості в ε раз.
Тоді напруга збільшиться в ε разів:
Відповідь: .
Задача 3.9 Сталеві деталі покриваються двовалентним нікелем у електролітичній ванні при густині сили струму 400А/м. Скільки потрібно часу, щоб на деталі утворився шар нікелю завтовшки 60мкм?
Розв’язання:
Зробимо обчислення:
2-й спосіб:
Використавши табличне значення електрохімічного еквівалента нікелю і 1-й закон електролізу, отримаємо:
Відповідь:.
Задача 3.10 За час електролізу розчину HCl на аноді виділилося 35г хлору. Скільки водню виділиться на катоді за цей самий час?
Розв’язання:
Q-заряд. Звідси видно:
або
Обчисливши:
Відповідь:.
Задача 3.11 Яку швидкість має електрон, що пройшов різницю потенціалів 100В у вакуумі?
Розв’язання:
=
Відповідь:.
Задача 3.12 При опромінення рентгенівськими променями газу у двохелектродній трубці щосекунди утворюється 51015 пар іон-електронів. Яка сила струму насичення, якщо до електродів трубки прикласти напругу?
Розв’язання:
Відповідь: I.