- •Министерство образования и науки
- •Семестровая работа 1
- •Глава I. Механика § 1. Кинематика
- •§ 2. Динамика материальной точки и твердого тела
- •§ 3. Законы сохранения
- •§ 4. Элементы специальной теории относительности
- •§ 5. Элементы механики сплошных сpeд
- •§ 6. Гармонические колебания
- •§ 7. Волновые процессы
- •Глава II. Молекулярная физика и термодинамика § 8. Статистическая физика и термодинамика
- •§ 9. Молекулярно- кинетическая теория
- •§ 10. Статистические распределения
- •§ 11. Основы термодинамики
- •§ 12. Явления переноса
- •§ 13. Реальные газы
- •Семестровая работа 2
- •Глава III. Электричество и магнетизм § 14. Электростатика
- •§ 15. Свойства электростатических полей
- •§ 16. Проводники в электрическоМ поле
- •§ 17. Энергия взаимодействия электрических зарядов
- •§ 18. Постоянный электрический ток
- •§ 19. Магнитное поле
- •§ 20. Явление электромагнитной индукции
- •§ 21. Электромагнитные колебания
- •Cеместровая работа 3
- •Глава IV. Оптика § 22. Понятие о геометрической оптике
- •§ 23. Свойства световых волн
- •§ 24. Дифракция волн
- •§ 25. Электромагнитные волны в веществе
- •Глава V. Квантовая физика § 26. Тепловое излучение
- •§ 27. Экспериментальное обоснование основных идей квантовой теории
- •§ 28. Корпускулярно—волновой дуализм
- •§ 29. Уравнение Шредингера.
- •§ 30. Конденсированное состояние
- •§ 31. Атом и Молекула водорода в квантовой теории
- •Глава VI. Физика атомного ядра § 32. Атомное ядро
- •Некоторые астрономические величины
- •Рекомендуемая литература
- •Содержание
Глава III. Электричество и магнетизм § 14. Электростатика
Взаимодействие электрических зарядов. Закон сохранения электрических зарядов. Электрическое поле. Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции. Электрический диполь. Поток вектора. Теорема Гаусса. Применение теоремы Гаусса к расчету напряжённостей электрических полей.
Основные формулы.
Закон Кулона
где - сила взаимодействия точечных зарядови;- расстояние между зарядами;- диэлектрическая проницаемость;- электрическая постоянная.
Напряженность электрического поля и потенциал
, ,
где П- потенциальная энергия точечного положительного заряда , находящегося в данной точке поля (при условии, что потенциальная энергия заряда, удаленного в бесконечность равна нулю.)
Сила, действующая на точечный заряд, находящийся в электрическом поле
.
Потенциальная энергия заряда
.
Напряженность и потенциал поля, создаваемого проводящей заряженной сферой радиусом на расстоянииот центра сферы
а) ;(при;
б) ;(при;
в) ;(при,
где - заряд сферы.
Семестровые задания
14.1. Два положительных заряда Q1 = 1,56 нКл и Q2 = 2,23 нКл находятся на расстоянии r=30 см друг от друга. Определить местоположение заряда Q3 = -0,66 нКл, чтобы он оказался в равновесии.
Система двух точечных электрических зарядов Q1 = -10-8 Кл и Q2 = 10-8 Кл имеет электрический момент, равный p = 510-10 Кл/м. Определить напряжен-ность поля в точках, расположенных на прямой, соединяющей заряды, на расстояниях r1 = 5 см и r2 = 2 см от середины диполя.
14.3. Сила гравитационного притяжения двух одинаково заряженных шариков уравновешивается силой электростатистического отталкивания. Определить заряд шариков, если их радиусы равны r = 1,5·10-4 м. Плотность материала ша-риков 1,6·103 кг/м3.
14.4. На шелковых нитях длиной по 0,6 м висят, соприкасаясь друг с другом, два шарика массой m = 8 мг каждый. Найти расстояние на которое разойдутся шарики, если каждому из них сообщить заряд по 5·10-9 Кл.
14.5. В вершинах квадрата расположены одинаковые положительные заряды
Q = 7,45 н/Кл. В центре квадрата расположен отрицательный заряд Q0. Найти этот заряд, если на каждый заряд Q действует результирующая сила F= 0.
14.6. С какой силой (на единицу длины) взаимодействуют две заряженные бесконечно длинные параллельные нити с одинаковой линейной плотностью заряда мкКл/м, находящиеся на расстоянииr=10 см друг от друга?
14.7. Две плоские пластины площадью S = 200 см2 каждая заряжены равными по величине зарядами Q = 15 нКл. Определить силу, с которой притягиваются пластины. Поле между пластинами считать однородным.
14.8.С какой силой на единицу площади взаимодействуют две бесконечные параллельные плоскости, заряженные с одинаковой поверхностной плотностью = 5 мкКл/м2?
14.9.Две плоские пластинки площадью S = 200 см2каждая, заряженные равны-ми по величине зарядами, притягиваются в керосине с силой F = 2,510-2 Н. Расстояние между пластинками очень мало. Определить находящиеся на них заряды.
14.10.С какой силой, приходящейся на единицу площади, отталкиваются две одноименно заряженные, бесконечно протяженные плоскости с одинаковой поверхностной плотностью заряда = 2 мкКл/м?
14.11. Тонкий стержень длиной 20 см равномерно заряжен с линейной плотностью нКл/см. Определить напряженность электрического поля, созданного стержнем в точке А на продолжении его оси на расстоянии 10 см от ближнего конца.
14.12. Расстояние между двумя точечными положительными зарядами Q1 = 9Q и Q2 = Q равно d= 12 см. На каком расстоянии r от первого заряда находится точка, в которой напряженность поля зарядов равна нулю?
14.13. Расстояние между двумя точечными зарядами Q1=+6 нКл и Q2=-3,3 нКл равно 20 см. Вычислить напряженность поля в точке, лежащей по середине между зарядами. Чему равна напряженность, если второй заряд будет положительным?
14.14. Положительный заряд Q = 0,25 мкКл равномерно распределен по тон-кому проволочному кольцу радиуса R=10 см. Определить напряженность поля в точке, лежащей на оси кольца на расстоянии r=2 см от его центра.
14.15. Кольцо радиусом R=10 см из тонкой проволоки равномерно заряжено с линейной плотностьюнКл/м. Найти напряженность поля в точке, равно - удаленной от всех точек кольца на расстояниеr= 12 cм.
14.16. По тонкому кольцу равномерно распределен заряд Q = 10 нКл с линей-ной плотностью = 0,01 мкКл/м. Определить напряженность Е электрического поля, создаваемого распределенным зарядом в точкеА, лежащей на оси кольца и удаленной от его центра на расстояние, равное радиусу кольца.
14.17. Найти напряженность электрического поля в произвольной точке шара, равномерно заряженного по объему.
14.18. Шар радиусом R=10 см заряжен равномерно с объемной плотностью нКл/м3 . Найти напряженность электрического поля на расстоянии от центра шара.
14.19. Тонкий однородный диск радиусом R=10 см заряжен с поверхностной плотностью нКл/м2. Найти напряженность электростатистического поля на расстоянии h = 20 см над диском по оси симметрии.
14.20. Используя условие задачи 14.19, определить на каком расстоянии от диска напряженность поля будет:
максимальной; 2)минимальной?