- •Содержание.
- •Основы кинематики.
- •Примеры решения задач.
- •Основы динамики.
- •Силы в механики
- •Алгоритм решения задач.
- •Примеры решения задач.
- •Законы сохранения в механике.
- •Алгоритм решения задач на законы сохранения импульса и энергии.
- •Примеры решения задач.
- •Колебания и волны.
- •Электромагнитные колебания.
- •Примеры решения задач
- •Механика жидкостей и газов.
- •Примеры решения задач.
- •Основные положения мкт.
- •Основы термодинамики.
- •Примеры решения задач.
- •Электрическое поле. Основные понятия и законы.
- •Примеры решения задач.
- •Постоянный ток
- •Электрический ток в различных средах
- •Магнитное поле.
- •Магнитные свойства вещества
- •Электромагниты
- •Оптика Скорость света, её экспериментальное определение. Прямолинейность распространение света.
- •Законы отражения света. Построение изображений в плоском зеркале.
- •Построение изображений в сферических зеркалах.
- •Построение изображений в вогнутом сферическом зеркале.
- •Построение изображений в выпуклом сферическом зеркале.
- •Закон преломления света. Показатель преломления.
- •Собирающая и рассеивающая линзы. Формула тонкой линзы.
- •Построение изображений в собирающей линзе.
- •Построение изображений в рассеивающей линзе.
- •Глаз - как оптическая система. Очки.
- •Примеры решения задач:
- •Строение атома. Атомные явления.
- •Пример решения задачи.
- •Атомное ядро. Ядерная энергия.
- •Астрономия.
Примеры решения задач.
Две капли масла во время падения сливаются в одну. Вновь образованная капля при ударе о поверхность делится на две одинаковые. До слияния заряд первой из капель был равен «2нКл», а второй – «-3нКл». Каков заряд капель после удара о поверхность?
Решение: По закону сохранения электрического заряда находим общий заряд системы q = q1 + q2 = 2нКл + (-3нКл) = -1нКл. Следовательно, при слиянии новая капля имеет заряд «-1нКл». Так как во время удара вновь образованная капля делится на две одинаковые, то и заряд новых капель равен половине общего заряда, то есть по «-0,5нКл». Ответ: -0,5нКл; -0,5нКл.
2. Сила взаимодействия зарядов равна 36 Н. Чему она будет равна, если:
А) первый заряд увеличить в 2 раза?
Б) второй заряд уменьшить в 2 раза?
В) расстояние между зарядами увеличить в 3 раза?
Г) первый заряд увеличить в 2 раза. Второй уменьшить в 3 раза?
Решение: По закону Кулона:
А) Сила прямо пропорциональна произведению зарядов
Б) Сила прямо пропорциональна произведению зарядов .
В) Сила обратно пропорциональна квадрату расстояния между зарядами
Г) Сила прямо пропорциональна произведению зарядов
Ответ: 72Н, 18Н, 4Н, 24Н.
На заряд , находящийся в однородном электрическом поле действует сила. Определить напряженность поля.
Решение: Напряженность поля равна .Ответ:
Какую работу нужно совершить, чтобы переместить заряд 0,05Кл из одной точки поля в другую с разностью потенциалов между ними 200В?
Решение: Работа электростатического поля по перемещению зарядов равна:
Ответ: 10Дж
Заряд над одной из обкладок конденсатора равен Чему равна емкость конденсатора, если разность потенциалов между обкладками равна 6,0В. Определить запасенную энергию.
Решение: Электроемкость конденсатора равна: Энергия конденсатора равна:
Ответ: 2.10-6 Ф, 36.10-6Дж.
Постоянный ток
1.Электрический ток.
Электрическим током называют упорядоченное движение электрических зарядов. За направление электрического тока принято движение положительных зарядов. Чтобы получить ток в проводнике, надо создать в нем электрическое поле.
Электрическое поле в проводнике создается и поддерживается источниками тока.
Источники тока: электрофорная машина (механическая энергия превращается в электрическую); термоэлемент (внутренняя энергия - в электрическую); фотоэлемент (световая – в электрическую); гальванические элементы и аккумуляторы (химическая энергия - в электрическую).
Электрический ток можно обнаружить по его действиям: тепловому, химическому, магнитному.
Сила тока равна отношению электрического заряда q, прошедшего через поперечное сечение проводника, ко времени его прохождения:
; СИ: [I] = 1 A q = It; [q] = 1 Кл = 1 А·с
За единицу силы тока принимают силу тока, при которой отрезки параллельных проводников длиной 1 м взаимодействуют с силой 2·10-7 Н.
Силу тока измеряют с помощью амперметра, который включают последовательно с тем прибором, силу тока в котором измеряют.
2.Электрическое напряжение показывает, какую работу совершает электрическое поле при перемещении единичного положительного заряда из одной точки в другую.
СИ: [U] = 1 B = 1 Дж/Кл
Напряжение измеряют вольтметром, который подключают параллельно тому участку, на котором надо измерить напряжение.
3.Электрическое сопротивление проводников
Сила тока зависит от свойств проводников, включенных в цепь, определяемых сопротивлением. За единицу сопротивления принят 1 Ом.
Опыт показывает, что сопротивление прямо пропорционально длине проводника, обратно пропорционально площади его поперечного сечения и зависит от вещества проводника.
ρ - удельное сопротивление проводника (сопротивление проводника длиной 1 м, площадью поперечного сечения 1 мм2. или 1 Ом м.
Пример на расчет сопротивления проводника и силы тока.
Никелиновая проволока длиной 120 м и площадью поперечного сечения 0,5 мм2 включена в цепь с напряжением 127 В. Определить силу тока в проволоке. ; ;;
4.Закон Ома для участка цепи: сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению.
5.Последовательное соединение проводников
I1=I2=I3=I или I=const; U=U1 + U2 + U3
R = R1 + R2 + R3
Для последовательного соединения
2-х проводников –
6.Параллельное соединение проводников
I=I1+I2+I3 ; U1 = U2 = U3=U или U=const;
Если параллельно включено n одинаковых проводников, то общее сопротивление цепи
7.Примеры на расчет электрических цепей:
Пример 1. Найти общее сопротивление цепи
R1=2 Ом, R2=10 Ом, R3=15 Ом, R4=1 Ом;
;
;
Пример 2. Чему равно общее сопротивление участка цепи, изображенного на рисунке:
R1=60 Ом, R2=12 Ом, R3=15 Ом, R4=3 Ом;
R1, R3, R4 – включены последовательно. иR2 – параллельно; ;;
Пример 3. Найдите распределение сил токов и напряжений в цепи, изображенной на рисунке:
R1=3 Ом, R2=2 Ом, R3=4 Ом, амперметр показывает силу тока 6 А.
Определите общее сопротивление цепи:
R2 и R3 включены параллельно, их общее сопротивление: ;. Общее сопротивление всей цепи:R0 = R+R1 = . Напряжение на всем участке цепиU=I R0; U=6 A; U1=IR1=6A·3Ом=18В; U2=U3=IR=6A; I1=I=6A; I2=
Пример 4: Определить, какое значение должен показывать амперметр в электрической цепи, изображенной на рисунке, если вольтметр, включенный между концами сопротивления R1=4 Ом, показывает 22 В. Ответ: I = 5,5 A.
Пример 5: Определите напряжение на участке АС, если амперметр показывает 5 А; R1=2 Ом, R2=3 Ом, R3=6 Ом, R4=5 Ом. Ответ: UАС = 30 В.
Пример 6: Определите сопротивление цепи на участке АВ:
R1=2 Ом, R2=6 Ом, R3=6 Ом, R4=30 Ом, R5=4 Ом.
8.Работа и мощность электрического тока. Закон Джоуля – Ленца.
Работа электрического тока на участке цепи равна произведению напряжения на концах этого участка на электрический заряд, прошедший по нему: A = Uq, т.к. q = It, то A = UIt; СИ: [А] = 1 Дж = 1 В · 1 А · с.
Мощность численно равна работе, совершенной в единицу времени. Используя закон Ома для участка цепи, формулу можно представить в виде:. В системе СИ за единицу мощности принят 1 Вт; СИ: [Р] = 1 Вт = 1 Дж/с; 1 Вт = 1 В · 1 А
1 гВт = 100 Вт = 1· 102 Вт
1 кВт = 1000 Вт = 1· 103 Вт
1 МВт = 1000000 Вт = 1· 106 Вт
Единица работы, применяемая на практике: 1 кВт ч = 3600 кДж
Электрический ток, проходя по проводнику, вызывает его нагревание.
Количество теплоты, выделяемое проводником с током определяется законом Джоуля – Ленца: .