WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 7 |

«Кафедра физики Д.Е. Капуткин В.В. Пташинский Ю.А. Рахштадт Электричество и магнетизм Учебное пособие для практических занятий по физике Часть 2 Под редакцией профессора В.В. ...»

-- [ Страница 1 ] --

№ 2375 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС»

Кафедра физики

Д.Е. Капуткин

В.В. Пташинский

Ю.А. Рахштадт

Электричество и магнетизм

Учебное пособие для практических занятий по физике Часть 2 Под редакцией профессора В.В. Пташинского Рекомендовано редакционно-издательским советом университета Москва 2013 УДК 530.1 К20 Рецензент доц. Ю.В. Осипов Капуткин, Д.Е.

К20 Электричество и магнетизм : учеб. пособие для практ. занятий по физике / Д.Е. Капуткин, В.В. Пташинский, Ю.А. Рахштадт. – М. : Изд. Дом МИСиС, 2013. – 91 с.

ISBN 978-5-87623-741- Данный сборник предназначен для студентов НИТУ «МИСиС» всех направлений подготовки и содержит задачи по основным разделам общего курса физики для самостоятельного решения при выполнении домашних заданий. В сборнике имеются краткие методические указания по выполнению заданий. Приведены примеры решения и оформления задач, а также задачи для самостоятельного решения. В приложении содержатся некоторые справочные данные.

УДК 530. © Д.Е. Капуткин, ISBN 978-5-87623-741- В.В. Пташинский, Ю.А. Рахштадт,

ОГЛАВЛЕНИЕ

Методические указания по выполнению заданий

Глава 3. Электростатика

3.1. Электрические поля точечных и распределенных зарядов.

Взаимодействие зарядов

Примеры решения задач

Домашние задания

3.2. Поле электрического диполя. Электрический диполь в электростатическом поле

Примеры решения задач

Домашние задания

3.3. Емкость. Конденсаторы и их соединения

Примеры решения задач

Домашние задания

3.4. Движение в электростатическом поле

Примеры решения задач

Домашние задания

Глава 4. Постоянный ток

4.1. Законы Кирхгофа

Примеры решения задач

Домашние задания

4.2. Электрический ток в металлах

Примеры решения задач

Домашние задания

4.3. Электрический ток в жидкостях

Примеры решения задач

Домашние задания

Глава 5. Электромагнетизм

5.1. Магнитное поле

Примеры решения задач

Домашние задания

5.2. Движение в магнитном поле

Примеры решения задач

Домашние задания

5.3. Движение в совместных электрическом и магнитном полях............ Примеры решения задач

Домашние задания

5.4. Электромагнитная индукция

Примеры решения задач

Домашние задания

Глава 6. Электрический колебательный контур

6.1. Собственные колебания

Примеры решения задач

Домашние задания

6.2. Затухающие колебания

Примеры решения задач

Домашние задания

Глава 7. Электромагнитные волны

7.1. Основные законы, уравнения и формулы

7.2. Эффект Доплера в оптике

Примеры решения задач

Домашние задания

Задачи для самостоятельной подготовки

Электрическое поле

Постоянный ток

Электромагнетизм

Приложение

Библиографический список

Методические указания по выполнению заданий Решение физических задач является необходимой составной частью изучения курса физики. Знакомясь с основными физическими законами, нужно учиться применять их к решению конкретных задач.

При практическом исследовании из всей совокупности физических величин, характеризующих какой-либо процесс или объект, одни удается измерить непосредственно, другие вычисляются косвенным путем на основании известных зависимостей. При использовании различных методов исследования те величины, которые измерялись непосредственно в одном случае, оказываются неизвестными, искомыми в другом. Поэтому надо уметь подходить к анализу одного и того же явления с различных сторон, базируясь на различных совокупностях исходных данных.

Но нахождение аналитического выражения, определяющего искомую величину через исходные данные, решение задачи в общем виде – это только часть дела. Ни одна задача, с которой в своей практической деятельности встречается инженер или научный сотрудник, не может считаться полностью решенной, пока не получено численное значение искомой величины. Только тогда теоретический результат имеет практическую ценность, когда он может быть сопоставлен с экспериментальным. Поэтому умение вычислять результат с требуемой точностью по полученной формуле является совершенно необходимым. При подстановке исходных данных в окончательную формулу необходимо следить за используемыми единицами измерения, уметь оценить порядок получаемого результата.

Помещенные в данном сборнике задачи сгруппированы по главам, охватывающим основные разделы общего курса физики. К каждой задаче, сформулированной в общем виде, дается в форме таблицы по 5 наборов числовых данных, обозначенных соответствующими номерами /Шифрами/. Величина, числовое значение которой требуется определить в данном Шифре, обозначается знаком «?». Величины, обозначенные «–», для решения данного Шифра не требуются, определять их не нужно.



Единицы измерения, в которых необходимо выразить определяемую величину, указаны в заголовке соответствующей графы таблицы числовых данных. Во многих случаях используются единицы, дольные или кратные по отношению к единицам системы СИ, а также другие единицы, применяемые в науке и технике. Таблицы единиц измерения физических величин, соотношения между различными единицами, приставки для образования кратных и дольных единиц, а также значения основных физических и астрономических постоянных содержатся в приложении /табл. 1–3/.

В домашние задания, выполняемые студентами при изучении курса физики, включаются задачи из настоящего сборника. Сроки сдачи домашних заданий устанавливаются семестровым графиком учебных занятий студентов. Номер варианта и номер задач, входящих в каждое задание, определяются маршрутом выполнения домашних заданий в соответствии с порядковыми номерами студентов по списку группы. Номер Шифра выбирается также в соответствии с номером студента по списку согласно таблице:

Задание должно быть оформлено в отдельной тонкой тетради школьного типа, на обложке которой указываются: группа, фамилия, порядковый номер студента по списку группы, номер задания, номер варианта, номер задач по сборнику, Шифр.

При решении каждой задачи необходимо записать условия, дать чертеж, поясняющий задачу. На чертеже указать все рассматриваемые объекты, обозначения, векторы, систему координат. Разъяснить роль идеализации и допущений, сделанных в задаче.

Следует обосновать использование тех или иных физических законов и дать их математическую запись применительно к рассматриваемой задаче.

Выбрать при этом наиболее удобную для решения систему единиц / желательно систему СИ /. Решить полученную систему уравнений и записать ответ / если возможно / в аналитическом виде. Затем произвести проверку размерности результата, а также дать анализ полученного ответа.

Числовые данные следует подставлять в формулу только после того, как задача решена в общем виде. При этом их надо предварительно выразить в единицах одной системы / например, СИ / – той же системы, в которой записаны все формулы. В случае, когда и в числитель, и в знаменатель формулы входят однородные величины / например, длина / с одинаковыми показателями степени, их допускается выражать в любых, но обязательно одинаковых единицах.

После подстановки числовых данных производится вычисление значения неизвестной величины. При расчетах следует руководствоваться правилами приближенных вычислений /например, если сомножители содержат по 4 значащих цифры, то и произведение следует округлить до 3 значащих цифр, избегая лишних десятичных знаков /.

Получив результат, необходимо указать сокращенное наименование или размерность единицы измерения искомой величины в той системе, в которой производилось вычисление. Затем, если нужно, выразить ответ в тех единицах, которые указаны в заголовке соответствующей графы таблицы числовых данных.

ГЛАВА 3. ЭЛЕКТРОСТАТИКА

точечных и распределенных зарядов.

Основные законы, уравнения и формулы Величина заряда зависит от плотности распределения заряда и от размеров заряженного тела:

В формулах (3.1.1), и – объемная, поверхностная и линейная плотности распределения заряда в объеме V, по поверхности S и на длине соответственно.

Электрическая сила, действующая со стороны поля напряженностью E на заряд Q, равна Напряженность кулоновского электрического поля неподвижного точечного заряда где заряд Q – источник поля, – диэлектрическая проницаемость Закон Кулона: Электрическая сила, действующая между двумя точечными зарядами Q1 и Q2:

Силовая (векторная) характеристика электрического поля E и энергетическая (скалярная) характеристика поля – потенциал связаны друг с другом соотношением:

где grad (градиент потенциала) – вектор, направленный в сторону быстрейшего увеличения потенциала поля.

Потенциал поля точечного заряда Q:

где Ei – напряженность и i – потенциал электрических полей, которые создавались бы каждым из зарядов этой системы в отсутствие остальных.

нутую поверхность S:

ческая постоянная.

Пример 3.1.1. Пять точечных зарядов расположены в вакууме так, как показано на рис. 3.1 (q1, q2, q3, q4 находятся в вершинах квадрата со стороной a = 1 м, а q5 – в его середине). Определите величину силы, действующей на заряд q5, если q1 = q2 = – 1 мкКл, q3 = q4 = q5 = + 1 мкКл.

Решение Так как заряд q5 находится в поле зарядов q1, q2, q3, q4 (рис. 3.2), то сила, действующая на заряд q5, равна где по принципу суперпозиции полей напряженность результирующего поля равна В этой формуле E1, E2, E3, E4 – напряженности полей, создаваемых точечными зарядами q1, q2, q3, q4 в той точке, где расположен заряд q5. Так как по модулю заряды одинаковы (q1 = q2= q3 = q4 = q5 = q), то Так как векторы E2 и E4 направлены вдоль оси X, а E1 и E3 вдоль оси Y, то где r – это половина диагонали квадрата со стороной a:

Подставим числовые значения и выполним вычисления:

Пример 3.1.2. Полый стеклянный шар несет равномерно распределенный по объему заряд 1 нКл. Внутренний радиус шара R1 = 5 см, наружный R2 = 10 см. (см. рис. 3.3). Диэлектрическая проницаемость стекла = 7.

Вычислите напряженность электрического поля в точках, отстоящих от центра шара на расстояние: 1) r1 = 3 см; 2) r2 = 6 см; 3) r3 = 12 см. Шар находится в вакууме.

Решение Для определения напряженности электростатического поля воспользуемся теоремой Гаусса:

Разобьем исследуемое пространство на три области:

В качестве гауссовых поверхностей выберем сферические поверхности (рис. 3.3), радиусы r которых удовлетворяют неравенствам (2).

Тогда для каждой из этих областей запишем теорему Гаусса:

так как внутри сферы радиуса r R1 зарядов нет. Отсюда следует, что EI = 0.

Объемную плотность заряда рассчитаем по формуле Из условия симметрии следует, что вектор E направлен радиально и зависит только от расстояния от центра шара, следовательно, где S – площадь гауссовой поверхности:

Тогда (4) и (5) перепишутся так:

Тогда Подставим числовые значения и выполним вычисления (результаты расчетов представлены на рис.3.4).

Два точечных заряда находятся на расстоянии a друг от друга.



Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 7 |

Похожие работы:

«Министерство образования Российской Федерации НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ УРАВНЕНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ Часть 2 Методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов III курса ФПМИ Новосибирск 2002 Составители: Баландин М.Ю., канд. физ.-мат. наук, доц. Шурина Э.П., д-р. техн. наук, проф. Рецензент Соловейчик Ю.Г., д-р. техн. наук, проф. Работа подготовлена на кафедре прикладной математики в системе LTEX 2. A c Новосибирский государственный технический...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Амурский государственный университет Кафедра физики УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ Материаловедение и технология материалов Основной образовательной программы по специальности: 280101.65 Безопасность жизнедеятельности в техносфере Благовещенск 2012 г. УМКД разработан старшим преподавателем Волковой Натальей Александровной. 1...»

«Л.С. Атанасян, В.Т. Базылев Геометрия в двух частях Допущено Министерством образования и науки РФ   в качестве учебного пособия   для студентов физико-математических факультетов   педагогических вузов часть 2 Второе издание, стереотипное УДК 514.1(075.8) ББК 22.151.1я73 А92 Рецензент: Л.Е. Евтушик, д-р физ.-мат. наук, В.И. Близникас, проф. Атанасян Л.С. А92 Геометрия: в 2 ч. — Ч. 2 : учебное пособие / Л.С. Атанасян, В.Т. Базылев. — 2-е изд., стер. — М. : КНОРУС, 2011. — 424 с....»

«МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К КОНТРОЛЬНЫМ ЗАДАНИЯМ ПО ФИЗИКЕ ДЛЯ СТУДЕНТОВ-ЗАОЧНИКОВ ИНЖЕНЕРНО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ Министерство образования РФ Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ) Кафедра физики МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К КОНТРОЛЬНЫМ ЗАДАНИЯМ ПО ФИЗИКЕ ДЛЯ СТУДЕНТОВ-ЗАОЧНИКОВ ИНЖЕНЕРНО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ Составители Л.Г.Туренко, М.В.Пластинина Омск Издательство СибАДИ УДК 53:621. ББК 22. Рецензент д-р физ.-мат. наук, профессор ОмГИС В.В.Пластинин Работа...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Уральский государственный университет им. А.М. Горького ИОНЦ Экология и природопользование Химический_факультет Кафедра аналитической химии МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ СОВРЕМЕННЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА ОБЪЕКТОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ЕКАТЕРИНБУРГ 2008 Первичная цель, которой необходимо руководствоваться при исследовании веществ - тех, что окружают человека, и тех,...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования Амурский государственный университет Кафедра психологии и педагогики УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ Психология и педагогика Основной образовательной программы по специальности 010701.65 – Физика (Специализации: Медицинская физика, Информационные технологии в образовании и научной деятельности, Физическое материаловедение...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Амурский государственный университет Кафедра физического материаловедения и лазерных технологий УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ Основы кристаллографии и физики кристаллов Основной образовательной программы по специальности 010701.65 – Физика (Специализация Физическое материаловедение, Информационные технологии в образовании и...»

«МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ухтинский государственный технический университет (УГТУ) 14 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКОЙ ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ ПО МЕТОДУ ПАДАЮЩЕГО ШАРИКА Методические указания к лабораторной работе для студентов всех технических направлений дневной и заочной формы обучения Ухта 2012 УДК 53(075) ББК 22.3 Я7 Б 73 Богданов, Н. П. Определение динамической вязкости жидкости по методу падающего шарика...»

«Министерство образования Российской Федерации Санкт-Петербургский государственный инженерно-экономический университет Теоретические основы прогрессивных технологий Концепции современного естествознания (химические основы) Методические указания к лабораторным работам для студентов всех специальностей и всех форм обучения Санкт-Петербург 2002 Допущено редакционно-издательским советом СПбГИЭУ в качестве методических указаний Составители: канд. хим. наук, доц. В.В.Фокин канд. хим. наук, доц....»

«Министерство образования Российской Федерации Ростовский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет Нойкин Ю. М., Нойкина Т. К., Стрижаков В. Д. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к выполнению лабораторного практикума Твердотельная электроника СВЧ (специальность 071500 радиофизика и электроника) Часть VI ВАРАКТОРНЫЙ ДИОД Ростов-на-Дону 2003 2 Печатается по решению учебно-методической комиссии физического факультета и рекомендовано в качестве методических указаний для выполнения...»




 
© 2013 www.dis.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.