Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
0
Добавлен:
26.02.2023
Размер:
548.17 Кб
Скачать

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Якутская государственная сельскохозяйственная академия» Инженерный факультет

Кафедра энергообеспечения в АПК

Методические указания к выполнению контрольной работы №3 по физике

Электричество и магнетизм

Якутск 2016

Составитель

А.М.Данилова

Электричество и магнетизм:метод. указания к изучению курса физики для студ. Инженерного факультета (бакалавриат) / Якутск. гос. с.-х. акад.; сост.: А.М. Данилова. – Якутск, 2016. – 20с.

Приведены условия задач для выполнения контрольных работ, содержатся краткий теоретический материал и примеры решения задач по теме «Электричество и магнетизм». Приведена разбивка задач по вариантам.

Данные методические указания предназначены для студентов инженерного факультета направления 35.03.06. «Агроинженерия», профиль

– Технический сервис в агропромышленном комплексе.

Введение

Физика относится к числу естественных наук. Предметом физики является изучение общих свойств материи, т.е. вещества и поля, общих закономерностей и форм ее движения.

Физика определяет законы, которыми пользуются остальные естественные науки и техника, применяя их для отдельных частных случаев.

Изучение физики в высших учебных заведениях преследует двоякую цель: расширить кругозор учащихся и способствовать развитию у них миропонимания; подготовить их к сознательному изучению смежных с физикой дисциплин.

Учебная работа студентов складывается из следующих основных элементов: самостоятельного изучения физики по учебным пособиям, выполнения контрольных работ, посещения и проработки обзорных лекций в период сессий, выполнения лабораторного практикума, сдачи зачетов и экзаменов.

Цель контрольных работ – закрепление теоретического материала при самостоятельном выполнении контрольных заданий, которое способствует более глубокому пониманию и закреплению курса физики.

Указания к решению контрольных работ

В процессе изучения курса физики студенты должны выполнить контрольные работы в соответствии с учебным планом. Контрольная работа состоит из 6 задач. Определение варианта и номеров задач проводится по двум последним цифрам шифра зачетной книжки по таблице вариантов.

Перед выполнением контрольной работы студенту необходимо внимательно ознакомиться с основными формулами и разобрать примеры решения задач.

Требования к выполнению контрольных работ

1)полностью переписывать условия задач своего варианта;

2)сделать краткую запись условия, при этом числовые данные перевести в одну систему единиц (преимущественно в СИ);

3)выполнить аккуратно чертеж, рисунок или схему, поясняющие описанный в задаче процесс;

4)в ходе решения задачи делать краткие и ясные комментарии используемых физических законов и формул;

5)решив задачу в общем виде, проверить ответ по равенству размерностей левой и правой части расчетной формулы;

6)в полученную расчетную формулу подставить числовые данные и оценить правдоподобность ответа;

7)оставлять поля для замечаний;

8)на титульном листе указывать номер контрольной работы, наименование дисциплины, фамилию и инициалы студента, шифр и домашний адрес.

9)выполнять работу в рукописной форме синей пастой.

Контрольные работы, представленные без соблюдения указанных выше требований, а также работы, выполненные не по своему варианту, не будут приниматься к рассмотрению. На повторную проверку работу обязательно представлять с первым и исправленным вариантом работы.

Таблица вариантов

Номер

 

 

Контрольная

 

 

вариан

 

 

работа №3

 

 

та

Т

е

м

а

3

1

1

11

21

31

 

41

51

 

 

 

 

 

 

 

 

2

2

12

22

32

 

42

52

3

3

13

23

33

 

43

53

 

 

 

 

 

 

 

 

4

4

14

24

34

 

44

54

5

5

15

25

35

 

45

55

 

 

 

 

 

 

 

 

6

6

16

26

36

 

46

56

7

7

17

27

37

 

47

57

8

8

18

28

38

 

48

58

 

 

 

 

 

 

 

 

9

9

19

29

39

 

49

59

10

10

20

30

40

 

50

60

 

 

 

 

 

 

 

 

11

1

12

23

34

 

45

56

12

2

13

24

35

 

46

57

 

 

 

 

 

 

 

 

13

3

14

25

36

 

47

58

14

4

15

26

37

 

48

59

 

 

 

 

 

 

 

 

15

5

16

27

38

 

49

60

16

6

17

28

39

 

50

51

 

 

 

 

 

 

 

 

17

7

18

29

40

 

41

52

18

8

19

30

31

 

42

53

 

 

 

 

 

 

 

 

19

9

20

21

32

 

43

54

20

10

11

22

33

 

44

55

21

1

13

25

37

 

49

51

 

 

 

 

 

 

 

 

22

2

14

26

38

 

50

52

23

3

15

27

39

 

41

53

 

 

 

 

 

 

 

 

24

4

16

28

40

 

42

54

25

5

17

29

31

 

43

55

 

 

 

 

 

 

 

 

26

6

18

30

32

 

44

56

27

7

19

21

33

 

45

57

 

 

 

 

 

 

 

 

28

8

20

22

34

 

46

58

29

9

11

23

35

 

47

59

 

 

 

 

 

 

 

 

30

10

12

24

36

 

48

60

31

1

14

27

40

 

43

56

 

 

 

 

 

 

 

 

32

2

15

28

31

 

44

57

33

3

16

29

32

 

45

58

 

 

 

 

 

 

 

 

34

4

17

30

33

 

46

59

35

5

18

21

34

 

47

60

36

6

19

22

35

 

48

51

 

 

 

 

 

 

 

 

37

7

20

23

36

 

49

52

38

8

11

24

37

50

53

39

9

12

25

38

41

54

 

 

 

 

 

 

 

40

10

13

26

39

42

55

41

1

15

29

33

47

51

42

2

16

30

34

48

52

 

 

 

 

 

 

 

43

3

17

21

35

49

53

44

4

18

22

36

50

54

 

 

 

 

 

 

 

45

5

19

23

37

41

55

46

6

20

24

38

42

56

 

 

 

 

 

 

 

47

7

11

25

39

43

57

48

8

12

26

40

44

58

 

 

 

 

 

 

 

49

9

13

27

31

45

59

50

10

14

28

32

46

60

 

 

 

 

 

 

 

51

1

16

21

36

42

57

52

2

17

22

37

43

58

 

 

 

 

 

 

 

53

3

18

23

38

44

59

54

4

19

24

39

45

60

 

 

 

 

 

 

 

55

5

20

25

40

46

51

56

6

11

26

31

47

52

57

7

12

27

32

48

53

 

 

 

 

 

 

 

58

8

13

28

33

49

54

59

9

14

29

34

50

55

 

 

 

 

 

 

 

60

10

15

30

35

41

56

61

1

17

23

39

46

52

 

 

 

 

 

 

 

62

2

18

24

40

47

53

63

3

19

25

31

48

54

 

 

 

 

 

 

 

64

4

20

26

32

49

55

65

5

11

27

33

50

56

 

 

 

 

 

 

 

66

6

12

28

34

41

57

67

7

13

29

35

42

58

 

 

 

 

 

 

 

68

8

14

30

36

43

59

69

9

15

21

37

44

60

70

10

16

22

38

45

51

 

 

 

 

 

 

 

71

1

18

25

32

50

57

72

2

19

26

33

41

58

 

 

 

 

 

 

 

73

3

20

27

34

42

59

74

4

11

28

35

43

60

 

 

 

 

 

 

 

75

5

12

29

36

44

51

76

6

13

30

37

45

52

 

 

 

 

 

 

 

77

7

14

21

38

46

53

78

8

15

22

39

47

54

 

 

 

 

 

 

 

79

9

16

23

40

48

55

80

10

17

24

31

49

56

 

 

 

 

 

 

 

81

1

19

27

35

44

52

82

2

20

28

36

45

53

 

 

 

 

 

 

 

83

3

11

29

37

46

54

84

4

12

30

38

47

56

85

5

13

21

39

48

56

 

 

 

 

 

 

 

86

6

14

22

40

49

57

87

7

15

23

31

50

58

 

 

 

 

 

 

 

88

8

16

24

32

41

59

89

9

17

25

33

42

60

 

 

 

 

 

 

 

90

10

18

26

34

43

51

91

1

20

29

38

48

57

 

 

 

 

 

 

 

92

2

11

30

39

49

58

93

3

12

21

40

50

59

 

 

 

 

 

 

 

94

4

13

22

31

41

60

95

5

14

23

32

42

51

 

 

 

 

 

 

 

96

6

15

24

33

43

52

97

7

16

25

34

44

53

 

 

 

 

 

 

 

98

8

17

26

35

45

54

99

9

18

27

36

46

55

100

10

19

28

37

47

56

 

 

 

 

 

 

 

ТЕМА №3. ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ

Электричество и магнетизм - раздел физики, охватывающий знания о статическом электричестве, электрических токах и магнитных явлениях.

Законы и формулы к выполнению задач по теме №3

1. Закон Кулона:

F

1

 

 

Q1Q2

,

(3.1)

4

0

 

r 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где F – сила взаимодействия точечных зарядов Q1 и Q2; r – расстояние между зарядами; – диэлектрическая проницаемость среды; ε0 – электрическая постоянная.

2. Напряженность электрического поля:

E

F

.

(3.2)

 

 

Q

 

3. Потенциал электрического поля:

 

П

,

(3.3)

Q

 

 

 

где П – потенциальная энергия точечного положительного заряда Q, находящегося в данной точке поля (при условии, что потенциальная энергия заряда, удаленного в бесконечность, равна нулю).

4.Напряженность и потенциал поля, создаваемого системой точечных зарядов (принцип суперпозиции электрических полей):

 

N

N

 

 

E Ei ;

i ,

(3.4)

 

i 1

i 1

 

где E

, φi – напряженность и потенциал в данной точке поля, создаваемого i

 

i i

 

 

зарядом.

5. Напряженность и потенциал поля, создаваемого точечным зарядом:

E

Q

;

Q

,

 

 

4 r 2

4 r

 

0

 

0

 

где r – расстояние от заряда Q до точки, в которой напряженность и потенциал.

(3.5)

определяются

6.Напряженность и потенциал поля, создаваемого проводящей заряженной сферой радиуса R на расстоянии r от центра сферы (заряд сферы Q):

если r<R, то E=0;

 

1

 

Q

;

4

R

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

(3.6)

(3.7)

(3.8)

если

r=R,

то

E

1

 

 

 

Q

;

 

1

 

 

 

Q

;

4

R2

4

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

если

r>R,

то

E

 

1

 

 

Q

 

;

 

 

1

 

 

 

Q

.

 

 

 

 

 

4

 

 

r 2

 

 

 

 

4

 

 

 

r

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

7.Линейная плотность заряда (заряд, приходящийся на единицу длины заряженного тела):

 

Q

.

(3.9)

 

 

l

 

8.Поверхностная плотность заряда (заряд, приходящийся на единицу площади поверхности заряженного тела):

 

Q

.

(3.10)

 

 

S

 

9.Напряженность и потенциал поля, создаваемого распределенными зарядами. Если заряд равномерно распределен вдоль линии с линейной плотностью τ, то на линии выделяется малый участок длины dl с зарядом dQ=τdl. Такой заряд можно рассматривать как точечный. Напряженность dE и потенциал электрического поля, создаваемого зарядом dQ, определяется формулами:

E

dl

 

r

;

dl

,

(3.11)

4 r 2

 

r

4 r

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

0

 

 

где r – радиус-вектор, направленный от выделенного элемента dl к точке, в которой вычисляется напряженность.

Используя принцип суперпозиции электрических полей, находим

интегрированием напряженность

 

 

E и

потенциал φ

поля, создаваемого

распределенным зарядом:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E

 

 

 

dl r

;

 

 

dl

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

(3.12)

4 0

 

r

2

 

r

 

4 0

 

 

 

 

 

 

r

 

Интегрирование ведется вдоль всей длины l заряженной линии.

10.Напряженность поля, создаваемого бесконечной прямой равномерно заряженной линией или бесконечно длинным цилиндром:

E

 

,

(3.13)

 

2 r

 

0

 

 

где r – расстояние от нити или оси цилиндра до точки, напряженность поля в которой вычисляется.

11.Напряженность поля, создаваемого бесконечной равномерно заряженной плоскостью:

E

 

 

2 0 .

(3.14)

12.Связь потенциала с напряженностью:

a) в случае однородного поля

 

 

 

 

 

E

1 2

;

(3.15)

 

 

d

 

 

b) в случае поля, обладающего центральной или осевой симметрией:

E

d

.

 

(3.16)

 

 

 

 

dr

 

 

13.Работа сил поля по перемещению заряда Q из точки поля с потенциалом φ1в точку с потенциалом φ2:

A12

Q( 1

2 ) .

 

(3.17)

14.Электроемкость:

 

 

 

 

 

C

Q

или

C

Q

,

(3.18)

 

U

 

 

 

 

 

где φ – потенциал проводника (при условии, что в бесконечности потенциал проводника принимается равным нулю); U – разность потенциалов пластин конденсатора.

15.Электроемкость плоского конденсатора:

C

 

S

,

(3.19)

0 d

 

 

 

где S – площадь пластины (одной) конденсатора; d – расстояние между пластинами.

16.Электроемкость батареи конденсаторов:

(3.20)

 

 

 

 

 

N

а)

при

последовательном

соединении:

1

 

1

;

 

 

 

 

 

 

C

i 1 Ci

 

 

 

 

 

N

б)

при

параллельном

соединение:

C Ci ,

i 1

(3.21)

где N – число конденсаторов в батарее. 17.Энергия заряженного конденсатора:

W

QU

;W

CU 2

;W

Q2

.

(3.22)

 

 

 

2

2

 

2C

 

Постоянный ток

18.Сила тока:

I

Q

,

(3.23)

t

 

 

 

где Q – заряд, прошедший через поперечное сечение проводника за время t. 19.Закон Ома:

Соседние файлы в папке новая папка 1