Электростатика. Постоянный ток. Магнетизм. Колебания и волны

 

 

 

Могилев 2018

УДК 535

ББК 22.33

Ф 55

Рекомендовано к изданию

учебно-методическим отделом

Белорусско-Российского университета

 

Одобрено кафедрой «Физика» «23» февраля 2018 г., протокол № 6

 

Составители: д-р физ.-мат. наук, доц. А. В. Хомченко;

             канд. физ.-мат. наук, доц. О. Е. Коваленко;

                          канд. физ.-мат. наук, доц. А. В. Шульга;

                          ст. преподаватель Е. В. Пивоварова

 

       Рецензент     канд. техн. наук М. Н. Миронова  

 

Методические рекомендации содержат требования к оформлению решения задач, основные понятия и формулы по разделам «Электростатика», «Постоянный ток», Магнетизм» и «Колебания и волны». Учебный материал, приведенный в указаниях, может быть полезен при самостоятельной подготовке студентов к различным испытаниям.

 

 

Учебно-методическое издание

 

ФИЗИКА

 

        Ответственный за выпуск               А. В. Хомченко

 

        Технический редактор                    О. Е. Коваленко

 

        Компьютерная верстка                   А. В. Шульга

 

 

Подписано в печать 22.03.2018. Формат 60´84/16. Бумага офсетная. Гарнитура Таймс.

Печать трафаретная. Усл. печ. л. 2,79. Уч.-изд. л. 3,06. Тираж 50 экз. Заказ № 2262.

 

Издатель и полиграфическое исполнение:

Государственное учреждение высшего профессионального образования

«Белорусско-Российский университет».

Свидетельство о государственной регистрации издателя,

изготовителя, распространителя печатных изданий

№ 1/156 от 24.01.2014.

Пр. Мира, 43, 212000, Могилев.

 

                                              © ГУ ВПО «Белорусско-Российский

                                         университет», 2018

 

                                                       Содержание

1 Общие указания к решению задач. 4

2 Электростатика и постоянный ток. 5

2.1 Основные понятия и формулы.. 5

2.2 Типовые задачи. 13

3 Магнетизм. 23

3.1 Основные понятия и формулы. 23

3.2 Типовые задачи. 29

4 Колебания и волны.. 40

4.1 Основные понятия и формулы.. 40

4.2 Типовые задачи. 43

Список литературы.. 48

 

Общие указания к решению задач

    Предлагаемые методические рекомендации содержат задачи из двух разделов общего курса физики в соответствии с учебными программами курса, читаемого на кафедре «Физика», «Электростатика», «Магнетизм», «Колебания и волны». Данное издание предназначено для самостоятельной работы студентов и проведения практических занятий.

Решения задач следует начинать с краткой записи условия с приведением его к СИ. Справочные значения физических величин и постоянных представлены в таблицах А.1–А.14. Решения необходимо сопровождать краткими, но исчерпывающими пояснениями; в тех случаях, когда это возможно, выполнить чертеж с использованиям чертежных принадлежностей.

Решать задачу надо в общем виде, т. е. выразить искомую величину в буквенных обозначениях величин, заданных в условии задачи. При таком способе решения не производятся вычисления промежуточных величин.

После получения расчетной формулы для проверки ее правильности следует подставить в правую часть формулы вместо символов величин обозначения единиц этих величин, произвести с ними необходимые действия и убедиться в том, что полученная при этом единица соответствует искомой величине. Если такого соответствия нет, то это означает, что задача решена неверно.

Числовые значения величин при подстановке их в расчетную формулу следует выражать только в единицах СИ. В виде исключения допускается выражать в любых, но одинаковых единицах числовые значения однородных величин, стоящих в числителе и знаменателе дроби и имеющих одинаковые степени.

При подстановке в расчетную формулу, а также при записи ответа числовые значения величин следует записывать как произведение десятичной дроби с одной значащей цифрой перед запятой на соответствующую степень десяти. Например, вместо 3520 надо записать 3,52 · 10³, вместо 0,00129 записать 1,29 · 10^–3 и т. п.

Вычисления по расчетной формуле необходимо проводить с соблюдением правил приближенных вычислений [6]. Как правило, окончательный ответ следует записывать с тремя значащими цифрами. Это относится и к случаю, когда результат получен с применением калькулятора.

Электростатика и постоянный ток

 

Основные понятия и формулы

Электрическое поле – это силовое поле, которое возникает вокруг любого заряженного тела и проявляется в действии на другие заряженные тела. В электростатике заряженная материальная точка называется точечным зарядом.

Закон Кулона определяет силу взаимодействия двух точечных неподвижных зарядов. Значение силы Кулона определяется формулой

 

,

где F – сила взаимодействия точечных зарядов q ₁ и q ₂;

r – расстояние между зарядами;

ε – диэлектрическая проницаемость среды;

ε ₀ – электрическая постоянная.

Если диэлектрическая проницаемость среды ε не указана, то она принимается равной единице.

Сила Кулона является центральной силой и соответствует притяжению (F < 0), если заряды разноименны, и отталкиванию (F > 0), если заряды одноименны.

Электрическое поле характеризуется напряженностью и потенциалом.

Формулы напряженности Е и потенциала φ электрического поля.

В общем случае напряженность Е и потенциал φ электрического поля определяются следующими формулами:

 

;              ,

где F – сила, действующая на заряд q, который находится в электрическом поле;

П – потенциальная энергия положительного заряда q, который находится в данной точке поля (при условии, что потенциальная энергия заряда, удаленного в бесконечность, равна нулю).

Сила F, действующая на заряд и потенциальная энергия П заряда в некоторой точке поля, в которой напряженность и потенциал равны Е и φ соответственно, рассчитывают по формулам:

 

;   .

Напряженность Е и потенциал φ поля, создаваемые точечным зарядом, вычисляют по формулам:

 

;              ,

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