- •Сборник задач по физике
- •Предисловие
- •Общие методические рекомендации
- •1. Механика
- •1.1. Кинематика прямолинейного движения
- •Примеры решения задач
- •1.2 Кинематика криволинейного движения
- •Примеры решения задач
- •1.3 Динамика поступательного движения
- •Примеры решения задач
- •1.4 Динамика вращательного движения
- •Примеры решения задач
- •1.5 Работа, энергия, мощность
- •Примеры решения задач
- •1.6 Силы упругости
- •Примеры решения задач.
- •1.7 Гармонические колебания. Волны в упругой среде
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения
- •2. Молекулярная физика и термодинамика
- •2.1 Экспериментальные газовые законы
- •2.2 Молекулярно-кинетическая теория идеального газа
- •2.3 Физические основы термодинамики
- •2.4 Свойства жидкостей
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения
- •3. Электричество
- •3.1 Электростатика
- •Примеры решения задач
- •3.2 Постоянный ток
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения
- •4. Электромагнетизм
- •4.1 Магнитное поле в вакууме
- •4.2 Электромагнитная индукция
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения
- •5. Оптика
- •5.1 Фотометрия
- •Примеры решения задач
- •5.2 Отражение и преломление света
- •Примеры решения задач
- •5.3 Волновые свойства света
- •Примеры решения задач
- •5.4 Квантовые свойства света Тепловое излучение
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения
- •6. Физика атома и атомного ядра
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения
- •7. Тестовые задания тест № 1
- •Часть а
- •Часть в
- •Тест № 2
- •Часть а
- •Часть в
- •Тест № 3
- •Часть а
- •Часть в
- •Тест № 4
- •Часть а
- •Часть в
- •Приложения
- •1. Основные физические постоянные (значения округленные)
- •11. Плотность некоторых веществ, 103 кг/м3
- •16. Основные единицы физических величин Международной системы (си)
- •17. Множители и приставки для образования десятичных кратных и дольных единиц и их наименования
- •230008, Г. Гродно, ул. Терешковой, 28
- •230008, Г. Гродно, ул. Терешковой, 28
4. Электромагнетизм
4.1 Магнитное поле в вакууме
Основные законы и формулы
1. Закон Био-Савара-Лапласа. Магнитная индукция dВ поля, создаваемого элементом проводника с током, выражается формулой
,
где – магнитная постоянная ( Гн/м); – магнитная проницаемость среды (для вакуума и воздуха ); – длина элемента проводника; – сила тока в проводнике; – угол между направлением тока в элементе проводника и радиусом - вектором, проведенным от середины элемента проводника к точке, в которой определяется магнитная индукция.
2. Вектор магнитной индукции в центре кругового витка с током перпендикулярен плоскости витка (правило буравчика), а его величина равна:
,
где R – радиус витка.
3. Магнитная индукция поля, создаваемого бесконечно длинным прямым проводником с током в точке, расположенной на расстоянии r от проводника:
.
4. Магнитная индукция поля внутри тороида и бесконечно длинного соленоида
,
где n – число витков, приходящихся на единицу длины соленоида.
5. Принцип суперпозиции магнитных полей
В=В1+В2+В3+…….,
где В1, В2 В3 … – векторы магнитной индукции налагающихся полей; В – вектор магнитной индукции результирующего поля.
6. Для двух полей будем иметь В=В1+В2, а модуль суммарной магнитной индукции выразится соотношением:
,
где – угол между векторами В1 и В2.
7. Сила Ампера равна векторному произведению:
FА=I l B,
ее величина
,
где I l – вектор элемента тока; – угол между направлением вектора элемента тока I в проводнике длиной l с учетом направления тока и направлением вектора магнитной индукции B внешнего поля.
Величина силы F, действующей на отрезок l бесконечно длинных проводников, находящихся на расстоянии d друг от друга, по которым текут токи I1 и I2 , выражается формулой:
Магнитный момент Pm контура с током:
Pm=IS n,
где S – площадь, охватываемая контуром с силой тока I; n –единичный вектор нормали к поверхности S, его направление связано с направлением тока в контуре и определяется по правилу буравчика.
Механический момент М, действующий на контур с током, помещенный в однородное магнитное поле с индукцией В:
М=[ PmB],
его величина
где угол между векторами Рm и В.
Сила F, действующая на заряд q, движущийся со скоростью в магнитном поле с индукцией В (сила Лоренца), выражается формулой:
F=q[υB], ее величина ,
где – угол, образованный векторами υ и В.
4.2 Электромагнитная индукция
Основные законы и формулы
1.Магнитный поток Ф через плоский контур площадью S:
а) в случае однородного поля:
,
где – угол между вектором нормали к плоскости контура и вектором магнитной индукции; – проекция вектора В на нормаль n ( );
2.Потокосцепление, т.е. полный магнитный поток:
,
где Ф – магнитный поток через один виток; N – число витков.
3.Работа по перемещению замкнутого контура с током I в магнитном поле определяется соотношением:
,
где – изменение магнитного потока, пронизывающего поверхность, ограниченную контуром.
4.Основной закон электромагнитной индукции (закон Фарадея-Максвелла):
,
где – ЭДС индукции, возникающая в контуре; – скорость изменения магнитного потока, N – число витков контура; – потокосцепление ( ).
5.Разность потенциалов U на концах проводника длиной l, движущегося со скоростью в однородном магнитном поле с индукцией В, определяется по закону:
,
где – угол между направлениями векторов υ и В.
6.Заряд, протекающий по замкнутому контуру при изменении на величину потокосцепления, пронизывающего все витки контура, выражается формулой:
,
где R – сопротивление контура.
7.Индуктивность контура:
.
8.ЭДС самоиндукции:
,
где – скорость изменения силы тока.
9.Индуктивность соленоида:
,
где l – длина соленоида; S – площадь его поперечного сечения; n – число витков на единицу его длины.
10.Энергия магнитного поля контура с током I:
,
где L – индуктивность контура.
11.Объемная плотность энергии однородного магнитного поля:
.