- •Введение
- •Содержание разделов дисциплины
- •Тема 2.2 Термодинамика
- •Тема 2.3 Реальные газы
- •Тема 2.4 Свойства жидкостей и твердых тел
- •Раздел 3. Электричество и магнетизм
- •Тема 3.1 Элементы электростатики
- •Тема 3.2 Постоянный электрический ток
- •Задания для самостоятельной работы студентов и методические указания по их выполнению
- •Основные формулы
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Основные формулы
- •Примеры решения задач
- •Способ 2
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Элементы электростатики Основные формулы
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения Взаимодействие точечных зарядов. Закон Кулона
- •Напряженность электрического поля
- •Потенциал поля точечных зарядов. Работа по перемещению зарядов в поле
- •Движение заряженных частиц в электрическом поле
- •Электрическая емкость. Конденсаторы
- •Энергия электрического поля
- •Постоянный электрический ток Основные формулы
- •Сила тока I
- •Сопротивление однородного проводника r
- •Сопротивление соединения проводников:
- •Закон Ома
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения Закон Ома для участка цепи
- •Закон Ома для всей цепи
- •Правила Кирхгофа
- •Работа и мощность тока
- •Электромагнетизм Основные формулы
- •Принцип суперпозиции (наложения) магнитных полей
- •Закон Био-Савара-Лапласа
- •Закон электромагнитной индукции
- •Индуктивность контура с током
- •Объемная плотность энергии магнитного поля
- •Примеры решения задач
- •Механические колебания и волны Основные формулы
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения Кинематика гармонических колебаний
- •Волны в упругой среде
- •Электромагнитные колебания и волны Основные формулы
- •Формула Томсона
- •Связь длины электромагнитной волны с периодом т и частотой колебаний
- •Скорость электромагнитной волны в среде с диэлектрической проницаемостью и магнитной проницаемостью
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Геометрическая оптика и фотометрия Основные формулы
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения Геометрическая оптика
- •Фотометрия
- •Тепловое излучение, квантовые свойства света Основные формулы
- •Закон Кирхгофа
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения Закон Стефана-Больцмана. Закон Вина
- •Фотоэлектрический эффект
- •Строение атома Резерфорда – Бора Основные формулы
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Строение ядра атома Основные формулы
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Основные единицы физических величин си
- •Множители и приставки для образования десятичных кратных и дольных единиц
- •Основные физические постоянные
- •Литература
- •Содержание
Примеры решения задач
Пример 1. Определить силу притяжения электрона к ядру атома водорода, если радиус электронной орбиты равен . С какой скоростью движется электрон по этой орбите?
Дано: |
Решение: |
|||||||
|
По закону Кулона сила притяжения электрона ядром атома водорода:
При движении электрона по орбите центробежная сила равна по модулю кулоновской силе притяжения.
|
|||||||
v - ? |
||||||||
Вычисления:
Проверка размерностей:
Ответ: 8,31. 10-8 Н; 2,2 . 106 .
Пример 2. Электрическое поле создано двумя точечными зарядами +30 нКл и -10 нКл. Расстояние между зарядами 25 см. Определить напряженность электрического поля в точке, находящейся на расстоянии 15 см от первого и на расстоянии 20 см от второго заряда.
|
Пример 3. Два положительных заряда и находятся в вакууме на расстоянии 1,5 м друг от друга. Определить работу, которую надо совершить, чтобы сблизить заряды до расстояния 1 м.
Дано: |
Решение: |
|
Предположим, что заряд остается неподвижным, а второй заряд под действием внешних сил перемещается в поле первого заряда, приближаясь к нему. Работа внешних сил по перемещению заряда , равна по величине и противоположна по знаку работе сил электрического поля, создаваемого зарядом :
|
|
|
Окончательно находим . Вычисления:
Проверка размерностей:
Ответ: . |
Пример 4. Электрон со скоростью 1,83 Мм/с влетает в однородное электрическое поле в направлении, противоположном вектору напряженности поля. Какую разность потенциалов должен пройти электрон, чтобы обладать энергией 13,6 эВ.
Дано: |
Решение: |
|
Энергия, которой обладал электрон до вхождения в электрическое поле . Пройдя ускоряющую разность потенциалов , электрон увеличит свою энергию на величину равную работе сил электрического поля . Суммарная энергия электрона окажется равной . Отсюда . |
|
|
Вычисление:
Проверка размерностей:
Ответ: . |
Пример 5. Плоский воздушный конденсатор, с площадью пластин 0,04 м2, заряжен до разности потенциалов 10 кВ. Определить изменение энергии конденсатора, если расстояние между его пластинами увеличилось от 5 мм до 15 мм.
Дано: |
Решение: |
|
Обозначим изменение энергии конденсатора (1) - энергия поля конденсатора в начальном состоянии; - энергия поля конденсатора в конечном состоянии. Энергию удобно выразить через заряд пластин , т.к. при раздвижении пластин конденсатора он остается неизменным: и (2) |
|
|
Заряд пластин выразим через начальную разность потенциалов и электроемкость : (3) Электроемкости конденсатора найдем по формулам: и (4) Подставляя в формулу (2) выражения (3) и (4) получим: (5) Окончательно, подставляя выражения (5) в (1) найдем изменение энергии
Вычисление:
Проверка размерностей:
Ответ: . |