Контрольные вопросы 31:

1. Напишите закон Кулона в скалярной и в векторной форме.

; — скалярная форма

— векторная форма

2. Что называется напряженностью электрического поля?

Напряженность электрического поля — векторная физическая величина, характеризующая электрическое поле в данной точке и численно равно отношению силы, действующий на неподвижный точечный заряд, помещенный в данную точку поля, к величине этого заряда.

3. Что такое силовые линии, и как их проводить?

Силовые линии — линии, которые проведены в электрическом поле, касательные к которым в каждой точке пространства совпадают с направлением вектора напряженности.

4. Сформулируйте теорему Остроградского-Гаусса, дайте расчет напряженности поля равномерно заряженной сферы, шар, бесконечно равномерно заряженной нити и бесконечно равномерно заряженной плоскости.

Т. Остроградского-Гаусса — поток вектора напряженности электростатического поля через произвольную замкнутую поверхность прямо пропорционален алгебраической сумме свободных зарядов, расположенных внутри этой поверхности.

; [ , — вектор нормали]

: ; ; ;

: ; [ ] ; (r’≥R)

: [ ] ;

: [ ] ;

5. Используя т.Остроградского-Гаусса, дайте расчет напряженности поля между обкладками плоского конденсатора.

6. Используя т.Остроградского-Гаусса, дайте расчет напряженности поля между обкладками цилиндрического конденсатора, … графически зависимость E(r) и E(1/r).

7. Сформулируйте принцип суперпозиции полей. Дайте расчет напряженности поля на оси диполя и на перпендикуляре к оси диполя, восстановленном на середине диполя. Сделайте соответствующие геометрические построения.

Принцип суперпозиции - если в данной точке пространства различные заряженные частицы создают электрические поля, напряженности которых ,то результирующая напряженность поля в этой точке будет равна сумме напряженностей этих полей: .

Вычислим проекции E на два взаимно перпендикулярных направления-вдоль ортов :

— определяется движением точки, вызванным изменением расстояния r (v=const)

—определяется движением точки, вызванным угла v (r=const). Получается из отношения приращения потенциала ( ), который получается при увеличении угла v на , к расстоянию , на котором перемещается при этом конец отрезка r.

при v=0: (на оси диполя ||)

при v= : (на оси диполя )

8. Что называются потенциалом электрического поля, что называется эквипотенциальными поверхностями? Могут ли пересечься две эквипотенциальные поверхности, соответствующие различным значениям потенциала?

П отенциал — энергетическая характеристика электростатического поля, создаваемого зарядом q на расстоянии r от этого заряда.

Эквипотенциальная поверхность — поверхность(в 3d-пространстве) или линия(в 2d-пространстве), во всех точках которой потенциал имеет одно и то же значение.

Две эквипотенциальные поверхности, соответствующие различным значениям потенциала, пересечься не могут.

Контрольные вопросы ЭМ-16:

1. Что такое магнитное поле (МП)?

Магнитное поле (МП) — есть частная форма проявления электромагнитного поля, определяющая силу(магнитная), движущую на движущиеся заряды и объекты, обладающие магнитным моментом.

2. Назовите источники МП.

Источником МП является движущаяся электрически заряженная частица(заряд). При этом заряд создает также электрическое поле.

3. Какие силы действуют между движущимися зарядами?

электрическая(кулоновская) и магнитная сила .

4. Во сколько раз магнитная сила меньше электрической для двух движущихся точечных электрических зарядов?

В раз магнитная сила будет меньше электрической силы.

5. Сформулируйте определение квазинейтральности проводов с током.

Принцип квазинейтральности: несмотря на наличие и движение заряженных частиц внутри проводника, любой (но не слишком малый) его отрезок имеет нулевой электрический заряд.

6. Какие силы и почему действуют между проводами с током?

Наблюдается только магнитное взаимодействие, поскольку любые провода квазинейтральны.

7. При каких токах провода притягиваются?

Когда ток течет в одном направлении.

8. При каких токах провода отталкиваются?

Когда ток течет в противоположные направления.

9. Дайте определение линии индукции МП. Зачем их рисую?

Линии индукции МП — линии, в любой точке которых вектор индукции МП направлен по касательной.

10. Почему металлические опилки выстраиваются вдоль оси магнитных линий?

Опилки намагничиваются, и выстраиваются вдоль магнитных силовых линий.

11. Запишите закон Био-Савара-Лапласа. В чем он похож на закон Кулона?

закон Био-Савара-Лапласа : ; где r —радиус-вектор точки наблюдения — единичный радиус-вектор, направленный в точку наблюдения; — магнитная постоянная .

В законе Кулона напряжённость электрического поля обратно пропорциональна квадрату расстояния до точечного заряда. В законе Био-Савара магнитная индукция обратно пропорциональна квадрату расстояния до элемента тока.

12. Сформулируйте принцип суперпозиции для МП.

МП подчиняется принципу суперпозиции: индукция МП в данной точке от нескольких источников является суммой векторов индукции полей, создаваемых независимо каждым источником.

13. Дайте определение циркуляции МП.

Циркуляцией МП называется интеграл по замкнутому контуру от скалярного произведения индукции МП на элемент контура.

14. Сформулируйте и запишите формулу закона циркуляции МП.

Закон циркуляции МП: циркуляция МП по замкнутому контуру пропорциональна суммарному току, пронизывающему поверхность , ограниченную этим контуром .

15. Сформулируйте и запишите формулу для МП прямого провода с током.

Величина индукции магнитного поля на расстоянии r от прямого бесконечно длинного проводника с током I в любой точке пространства (вне провода) на расстоянии r от его оси.

16. Как выглядят линии индукции МП прямого провода с током?

Линии магнитной индукции поля прямого проводника с током представляют собой концентрические окружности, лежащие в плоскостях, перпендикулярных проводнику, с центрами, расположенными на его оси. Направление линий индукции прямого провода определяется по правилу буравчика.

17. Сформулируйте и запишите формулу для МП на оси кругового витка(контура) с током.

Индукция МП на оси кругового контура (витка) радиуса R с током I на расстоянии r от центра:

— "магнитный момент витка площадью S с током I"; -единичный вектор нормали к поверхности витка

18. Что такое магнитный момент витка с током?

Магнитный момент витка площадью S и единичным вектором нормали к поверхности витка :

19. Как выглядит линия индукции,проходящая через центр витка с током?

Прямая, перпендикулярная витку.

20. В каком месте на оси витка индукция МП максимальна?

Индукция МП максимальна в центре контура.

21. Как выглядит линия индукции МП,проходящая около проводника витка с током?

Линия индукции МП, проходящая через центр витка с током, является бесконечной прямой линией.

22. В каком месте индукция МП витка с током максимальна?

Индукция МП витка с током максимальна внутри контура в его плоскости .

23. В каких единицах измеряется индукция МП?

Магнитная индукция поля измеряется в гауссах (Гс) , в системе СИ в теслах (Тл).

Контрольные вопросы ЭМ-7:

1. Опишите движение заряженных частиц в электрическом и магнитном поле. Поясните,что такое ускоряющая разность потенциалов?

При движении заряженных частиц в магнитном поле на них действует сила Лоренца, направленная перпендикулярно к направлению вектора скорости и вектору магнитной индукции. Если вектор скорости направлен перпендикулярно вектору магнитной индукции, заряженная частица будет двигаться по окружности, если под некоторым углом - по спирали, если по направлению линий магнитной индукции-по прямой линии.

Если частица с зарядом q движется в однородном электрическом поле с напряженностью Е, то на нее действует сила, под действием которой скорость частицы может изменять как величину, так и направление. Когда частица попадает в эл.поле на нее начинает действовать сила Лоренца в перпендикулярном направлении от первоначального.

Ускоряющая разность потенциалов-отношение работы, выполняемой полем при переносе заряда из начальной точки в конечную, к величине этого заряда.

2. Как происходит движение заряженных частиц в магнитном поле? Что такое сила Лоренца? Каковы траектории движения частиц в магнитном поле?

На частицы действует сила Лоренца, направленная перпендикулярно к направлению вектора скорости и вектору магнитной индукции. Если вектор скорости направлен перпендикулярно вектору магнитной индукции, заряженная частица будет двигаться по окружности, если под некоторым углом - по спирали, если по направлению линий магнитной индукции-по прямой линии.

Сила Лоренца-сила, с которой электромагнитное поле, согласно классической электродинамике, действует на точечную заряженную частицу.

3. Сформулируйте правила для нахождения направления силы Лоренца. По какой траектории будет двигаться электрический заряд в однородном магнитном поле, если направление скорости заряда и индукции поля таковы: ↑↑ , ⇅ , ⊥ ,а также и ориентированы произвольно относительно друг друга (угол α между векторами и произволен). Рассмотрите случаи движения зарядов разного знака

Для определения направления силы Лоренца используют правило левой руки(если кисть расположить так, чтобы вектор индукции магнитного поля входил в ладонь,4 пальца указывают направление скорости положительного заряда(или противоположное скорости отрицательного заряда),то отогнутый в плоскости ладони большой палец покажет направление силы).

При движении частицы со скоростью вдоль (или в обратную сторону) линий магнитной индукции магнитное поле не влияет на ее движение, так как модуль силы равен нулю-частица двигается равномерно и прямолинейно.

4. Выведите формулы для радиуса R,периода T и шага h при движении заряда по винтовой линии. Скорость заряда ,его величину q, индукцию поля и угол α между ними считайте известными. Объясните зависимость(независимость) от скорости движения заряда периода T обращения заряда по окружности радиуса R.

II закон Ньютона: ;

Период обращения по окружности винта спирали:

Шаг винтовой линии:

По II закону Ньютона:

5. В чем сущность метода электронной фокусировки (метод Буша), используемого в данной работе?

Сущность метода электронной фокусировки (метод Буша) заключается в том, что электроны летящие вдоль оси трубки не испытывают воздействия поля катушки и движутся прямо к экрану. Электроны же, отклоняющиеся от оси трубки, приобретают составляющую скорости, перпендикулярную линиям магнитного поля. Эти электроны «закручиваются» в сторону оси трубки. Напряженность магнитного поля должна быть подобрана такой, чтобы электроны встречались в одной точке на поверхности экрана. Это достигается регулировкой постоянного тока, питающего катушку.

6. Получите рабочую формулу для определения e/m.

тогда выразим e/m:

7. Нарисуйте схему экспериментальной установки и объясните принцип ее работы в компьютерной модели.

Р абота должна проводиться в строгой последовательности:

1. ознакомление с рекомендациями

2. параметры установки

3. состояние аппаратуры

4. анодное напряжение

5. формирование пучка

6. переключатель П