Задачи для решения на занятии

1. Индуктивность L колебательного контура равна 0,5мГн. Какова должна быть электроемкость С контура, чтобы он резонировал на длину волны λ=300м?

2. На какой диапазон волн можно настроить колебательный контур, если его индуктивность 2×10^-3Гн, а емкость может меняться от 62 до 480мкФ. Сопротивление контура ничтожно мало.

3. Катушка, индуктивность которой 0,3мкГн, присоединена к плоскому конденсатору с площадью пластин 100 см² и расстоянием между ними 0,1мм. Чему равна диэлектрическая проницаемость среды, заполняющей пространство между пластинами, если контур резонирует на волну длиной 750м.

4. Уравнение изменения со временем разности потенциалов на обкладках конденсатора в колебательном контуре дано в виде u=50cos104pt. Емкость конденсатора 0,1мкФ. Найти период колебаний, индуктивность контура, закон изменения со временем силы тока в цепи, длину волны, соответствующую этому контуру.

5. Чему равно отношение энергии магнитного поля колебательного контура к энергии его электрического поля для момента времени Т/8?

6. В цепь переменного тока напряжением 220В и частотой 50Гц включены последовательно емкость 35,4мкФ, активное сопротивление 100Ом и индуктивность 0,7Гн. Найти силу тока в цепи и падение напряжения на емкости, индуктивности и активном сопротивлении. Какую индуктивность надо включить в колебательный контур, чтобы при емкости 2мкФ получить звуковую частоту 3000Гц. Сопротивлением контура пренебречь.

7. Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью 7мкФ и катушки индуктивностью 0,23Гн и сопротивлением 40Ом. Заряд на обкладках конденсатора 5,6×10^-4Кл. найти период колебаний контура, логарифмический декремент затухания колебаний, написать уравнение зависимости разности потенциалов на обкладках конденсатора от времени и найти значение разности потенциалов в моменты времени Т/2, Т, 3Т/2 и 2Т.

8. В цепь переменного тока напряжением 220В включены последовательно емкость, активное сопротивление и индуктивность. Найти падение напряжения на омическом сопротивлении, если известно, что падение напряжения на конденсаторе U_C=2U_R и падение напряжения на индуктивности U_L=3U_R.

 

Домашнее задание:

1. Конденсатор электроемкостью С=500пФ соединен параллельно с катушкой длиной l =40см и площадью S сечения, равной 5см². Катушка содержит N=1000 витков. Сердечник немагнитный. Найти период Т колебаний.

2. Уравнение изменения силы тока в колебательном контуре со временем дается в виде I=-0.02sin400pt. Индуктивность контура 1Гн. Найти период колебаний, емкость контура, максимальную энергию магнитного поля и максимальную энергию электрического поля.

3. Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью 0,025мкФ и катушки индуктивностью 1,015Гн. Омическим сопротивлением пренебречь. Заряд на обкладках конденсатора 2,5мкКл. Написать для данного контура уравнение изменения разности потенциалов на обкладках конденсатора и силы тока в цепи от времени. Найти значение разности потенциалов и силы тока в моменты времени Т/8, Т/4, Т/2.

4. Катушка с активным сопротивлением 10Ом и индуктивностью L включена в цепь переменного тока напряжением 127В и частотой 50Гц. Найти индуктивность катушки, если она поглощает мощность 400Вт и сдвиг фаз между напряжением и током 60^o.

 

 

Тема 7. Контрольная работа №2 (2 ч.)

 

 

Вопросы для коллоквиума 1.

1. Электрический заряд, свойства зарядов. Закон Кулона.

2. Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции полей.

3. Электростатическая теорема Гаусса и ее применение для расчета электрических полей.

4. Потенциал электрического поля. Разность потенциалов.

5. Диэлектрик. Диполь. Дипольный момент. Вектор поляризации.

6. Виды диэлектриков. Полярные диэлектрики.

7. Виды диэлектриков. Неполярные диэлектрики.

8. Виды диэлектриков. Ионные диэлектрики.

9. Сегнетоэлектрики.

10. Вектор электрической индукции (электрическое смещение).

11. Проводник в электрическом поле. Распределение зарядов на проводнике. Электрическое поле внутри и вне проводника.

12. Электрическая емкость. Конденсаторы.

13. Последовательное и параллельное соединение конденсаторов.

14. Энергия электрического поля. Плотность энергии электростатического поля.

15. Сила и плотность тока.

16. Сопротивление проводников, его зависимость от температуры.

17. Последовательное соединение резисторов.

18. Параллельное соединение резисторов.

19. Закон Ома для участка цепи и замкнутого контура.

20. Сторонние силы. Электродвижущая сила. Закон Ома для полной цепи.

21. Закон Ома в дифференциальной форме.

22. Разветвленные электрические цепи. Правила Кирхгофа.

23. Работа и мощность электрического тока. Закон Джоуля-Ленца.

Вопросы для коллоквиума 2.

1. Магнитное поле тока. Свойства магнитных полей.

2. Вектор магнитной индукции. Поток вектора магнитной индукции через замкнутую поверхность.

3. Закон Био-Савара-Лапласа. Магнитное поле прямого тока, кругового витка с током, соленоида.

4. Теорема о циркуляции вектора индукции магнитного поля.

5. Закон Ампера. Сила Лоренца.

6. Магнитные свойства вещества. Диа- и парамагнетики.

7. Ферромагнетики и их свойства.

8. Электромагнитная индукция. Закон Фарадея. Правило Ленца.

9. Индуктивность. Самоиндукция. Энергия магнитного поля.

10. Взаимная индукция. Трансформатор.

11. Колебательный контур. Свободные колебания. Гармонические колебания.

12. Затухающие колебания. Вынужденные колебания. Явление электрического резонанса.

13. Переменный электрический ток. Закон Ома для цепи переменного тока.

14. Активное сопротивление в цепи переменного тока. Векторная диаграмма.

15. Индуктивность в цепи переменного тока. Векторная диаграмма.

16. Емкость в цепи переменного тока. Векторная диаграмма.

17. Система уравнений Максвелла в интегральной форме.

18. Система уравнений Максвелла в дифференциальной форме.

19. Электромагнитные волны. Волновое уравнение. Скорость распространения электромагнитных волн.

 

 

Вопросы для самостоятельной контролируемой работы студентов

1. Сверхпроводимость.

2. Эффект Холла.

3. Токи в газах. Движение заряженных частиц в электрических и магнитных полях. Ионизация газов. Газоразрядная плазма.

4. Циклотрон. Масс – спектрометр. Электронный микроскоп.

5. Электролитическая диссоциация. Подвижность ионов. Химические источники тока.

6. Контактные явления. Работа выхода электронов. Контактная разность потенциалов. Термоэлектронная эмиссия.

7. Импеданс тканей организма. Дисперсия импеданса. Физические основы реографии. Гальванизация.

8. Электрофорез лекарственных веществ. Воздействие на организм человека электромагнитными волнами.

IV. ОПТИКА. АТОМНАЯ И ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА

Основные законы и формулы.

Геометрическая оптика

· Закон преломления света

,

где ε₁ — угол падения; — угол преломления; — отно­сительный показатель преломления второй среды относительно пер­вой; n₁ и n₂ — абсолютные показатели преломления соответственно первой и второй сред.

Нижние индексы в обозначениях уг­лов указывают, в какой среде (первой или второй) идет луч. Если луч перехо­дит из второй среды в первую, падая на поверхность раздела под углом ε₂ = ε₂’, то по принципу обратимости све­товых лучей угол преломления ε₁’ будет равен углу ε₁ (рис.).

· Оптическая сила тонкой линзы

,

где f — фокусное расстояние линзы; n_Л — абсолютный показатель преломления вещества линзы; n_ср — абсолютный показатель пре­ломления окружающей среды (одинаковой с обеих сторон линзы).

В приведенной формуле радиусы выпуклых поверхностей (R₁ и R₂) берутся со знаком плюс, вогнутых — со знаком минус.

· Оптическая сила двух тонких сложенных вплотную линз

.

· Формула тонкой линзы

,

где a — расстояние от оптического центра линзы до предмета; b —расстояние от оптического центра линзы до изображения.

Если фокус мнимый (линза рассеивающая), то величина f отри­цательна.

Если изображение мнимое, то величина b отрицательна.

Интерференция света

· Скорость света в среде

,

где с — скорость света в вакууме; п — абсолютный показатель преломления среды.

· Оптическая длина пути световой волны

,

где l — геометрическая длина пути световой волны в среде с пока­зателем преломления п.

· Оптическая разность хода двух световых волн

.

· Оптическая разность хода световых волн, отраженных от верхней и нижней поверхностей тонкой плоскопараллельной пластинки или пленки, находящейся в воздухе (рис. а),

,

где d — толщина пластинки (пленки); ε ₁ — угол падения.

Второе слагаемое в этих формулах учитывает изменение опти­ческой длины пути световой волны на λ/2 при отражении ее от сре­ды оптически более плотной.

В проходящем свете (рис. б) отражение световой волны происходит от среды оптически менее плотной и дополнительной разности хода световых лучей не возникает.

· Связь разности фаз Δφ колебаний с оптической разностью хо­да волн

.

· Условие максимумов интенсивности света при интерферен­ции

(k =0,l,2,3, …).

· Условие минимумов интенсивности света при интерферен­ции

.

· Радиусы светлых колец Ньютона в отраженном свете (или темных в проходящем)

.

где k — номер кольца (k = 1, 2, 3, …); R — радиус кривизны по­верхности линзы, соприкасающейся с плоскопараллельной стек­лянной пластинкой.

Радиусы темных колец в отраженном свете (или светлых в про­ходящем)

.

 

Дифракция света

· Радиус k- ой. зоны Френеля:

для сферической волны

,

где а — расстояние диафрагмы с круглым отверстием от точечного источника света; b — расстояние диафрагмы от экрана, на котором ведется наблюдение дифракционной картины; k — номер зоны Фре­неля; λ — длина волны;

для плоской волны

.

· Дифракция света на одной щели при нормальном падении лучей. Условие минимумов интенсивности света

, ,

где а — ширина щели; φ — угол дифракции; k — номер минимума; λ — длина волны.