ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Цветянский А.Л., Сорочинская М.А., Игнатова Ю.А.

Электромагнетизм. Модуль 1. Электростатика. Задачи.

Для студентов факультета высоких технологий

учебно-методическое пособие

Ростов-на-Дону

2009

Учебно-методическое пособие разработано к. ф.-м. н., проф. кафедры общей физики А.Л. Цветянским, старшим преподавателем кафедры общей физики М.А. Сорочинской, старшим преподавателем кафедры общей физики Ю.А. Игнатовой

Печатается в соответствии с решением кафедры общей физики физического факультета ЮФУ, протокол № от 2009г.

Введение

Настоящее учебно-методическое пособие разработано по теме «Электростатика», которая является составной частью раздела «Электромагнетизм», изучаемого в рамках курса «Физика» во 2 семестре.

Цель данного пособия – сосредоточить внимание студентов на основных законах электромагнетизма и показать, когда и как следует применять эти законы при решении различных конкретных задач.

Пособие включает вопросы и задачи, которые формируют у учащегося физическое мышление, помогают понять и осмыслить основные положения, физические законы и представления.

Пособие будет хорошим подспорьем учащемуся при самостоятельной подготовке, усиление которой соответствует современным тенденциям в преподавании. Проверка качества приобретенных знаний, умений и навыков осуществляется с использованием диагностико-квалиметрических материалов, приведенных в настоящем учебно-методическом пособии, во время аудиторной работы.

Решение задач принесет наибольшую пользу только в том случае, если учащийся решает задачи самостоятельно. При решении задач целесообразно руководствоваться следующими правилами.

1. Прежде всего необходимо изучить теоретический материал по данной теме.

2. Нужно хорошо вникнуть в условие задачи. Если позволяет характер задачи, обязательно сделать рисунок, поясняющий ее сущность.

3 За редким исключением, каждая задача должна быть сначала решена в общем виде (т. е. в буквенных обозначениях, в не в числах), причем искомая величина должна быть выражена через заданные величины. Получив решение в общем виде, нужно проверить, правильную ли оно имеет размерность. Если это возможно, исследовать поведение решения в предельных случаях.

В тех случаях, когда в процессе нахождения искомых величин приходится решать систему нескольких громоздких уравнений (как, например, часто бывает при нахождении токов, текущих в сложных разветвленных цепях), целесообразно сначала подставлять в эти уравнения числовые значения коэффициентов и затем определять значения искомых величин.

4 Убедившись в правильности общего решения, подставляют в него вместо каждой из букв числовые значения обозначенных ими величин, беря, разумеется, все эти значения в одной и той же системе единиц. Чтобы облегчить определение порядка вычисляемой величины, полезно представить исходные величины в виде чисел, близких к единице, умноженных на 10 в соответствующей степени (например, вместо 247 подставить 2,47 10², вместо 0,086 — число 0,86 10^-1 и т. д.).

5 Надо помнить, что числовые значения физических величин являются приближенными. Поэтому при расчетах необходимо руководствоваться правилами действий с приближенными числами. В частности, в полученном значении вычисленной величины нужно сохранить последним тот знак, единица которого превышает погрешность этой величины. Все остальные значащие цифры надо отбросить.

6 Получив числовой ответ, нужно оценить его правдоподобность. Такая оценка может в ряде случаев обнаружить ошибочность полученного результата.

1 Электрический заряд

1.1 С какой относительной погрешностью  надо измерять заряды порядка Кл, чтобы обнаружить дискретную природу заряда?

Ответ:  .

1.2 Некоторый заряд имеет в системе отсчета К величину q. Какова будет величина этого заряда q' в системе отсчета К', движущейся относительно К со скоростью ?

1.3 Чему равен суммарный заряд моля электронов?

Ответ: Кл/моль.

1.4 Найти суммарный заряд атомных ядер меди, содержащихся в 1см³.

Ответ: Кл.