Файл: 1. Условия всех задач студенты переписывают полностью без сокращений.pdf

РАЗДЕЛ 2. ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ Решение задач является проверкой степени усвоения студентом теоретического курса, а рецензии на работу помогают доработать и правильно освоить различные разделы курса физики. Перед самостоятельным решением задач необходимо внимательно ознакомиться с примерами решения задач поданной теме, уравнениями и формулами, приведенными в методических указаниях. Задачи выбираются по варианту, номер которого совпадает с последней цифрой учебного шифра. Правила оформления и решения задач
1. Условия всех задач студенты переписывают полностью без сокращений.
2. Все значения величин, заданных в условии и привлекаемых из справочных таблиц, записывают для наглядности сокращенно (столбиком) в тех же единицах, которые заданы, а затем рядом осуществляют перевод в единицы СИ.
3. Все задачи следует решать в СИ.
4. В большей части задач необходимо выполнять чертежи или графики с обозначением всех величин. Рисунки надо выполнять аккуратно, используя чертежные инструменты объяснение решения должно быть согласовано с обозначениями на рисунках.
5. Необходимо указать физические законы, которые должны быть использованы, и аргументировать возможность их применения для решения данной задачи.
6. С помощью этих законов, учитывая условие задачи, получить необходимые расчетные формулы.
7. Вывод формул и решение задач следует сопровождать краткими, но исчерпывающими пояснениями.
8. Использованные в формулах буквенные обозначения должны быть согласованы с обозначениями, приведенными в условии задачи и на приведенном рисунке. Дополнительные буквенные обозначения следует сопровождать соответствующими объяснениями.
9. Получив расчетную формулу, необходимо проверить ее размерность. Пример проверки размерности
[v] =
1 1
2 1
3
]
[
]
[
]
[











с
м
с
кг
с
кг
м
R
GM
10. Основные физические законы, которыми следует пользоваться при решении задач (вывод расчетных формул, приведены в каждом из разделов. Там же приведены некоторые формулы, которыми можно пользоваться без вывода.
11. После проверки размерности полученных формул проводится численное решение задачи.
12. Вычисления следует производить по правилам приближенных вычислений с точностью, соответствующей точности исходных числовых данных условия задачи. Числа следует записывать в стандартном виде, используя множитель 10, например не 0,000347, а 3,47·10
-4

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЗАРЯДОВ. НАПРЯЖЕННОСТЬ И ПОТЕНЦИАЛ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ Задача 1. На тонком стержне длиной L равномерно распределен электрический заряд Q . На продолжении оси стержня на расстоянии a от ближайшего конца расположен точечный заряд q, который взаимодействует с зарядом на стержне с силой F. Линейная плотность заряда на стержне τ. Определите величину, указанную в таблице знаком вопроса.
№ вариантам, м q
10
-9
Кл
F
10
-6
, Н
τ
10
-9
Кл/м
Q
10
-9
Кл
0 0,20 0,10 4,0 6,0
?
-
1 0,22 0,10 5,0
?
2,5
-
2 0,24 0,12
?
8,0 2,5
-
3 0,25
?
6,0 110.0 3,0
-
4
?
0,10 8,0 6,0 4,0
-
5
∞
0,15 8,0 10,0
?
-
6
∞
0,10 4,0
?
12,5
-
7
∞
0,12
?
7,5 15,0
-
8 0,30 0,15 4,0
?
-
2,0 9
0,20 0,10
?
24
-
3,0 Задача 2. Два точечных электрических заряда и q
2
находятся в воздухе на расстоянии d друг от друга и создают в точке А поле, напряженность которого Е, потенциал φ. Точка удалена от заряда на расстояние r
1
, от заряда на расстоянии r
2
. Определить напряженность в точке А.
№ варианта
α, град q
1 Кл q
2 Кл d, мм, мВ-
-1,80 3
3,0
-2,0
-
0,15 0,15
-
4 45
-
2,0 1.0
-
0,10
- 1,80 5
- 1,5 2,5
-
-
0,15
- 2,4 6
-1,0
-
0,12 0,12
-
-0,90 7
-1,9 3,0
-
0,10 0,10
-
8 45
-1,0
-2,0
-
0,10
-
- 3,6 9
-2,5
-
0.10
-
0,10
-4,5 ПРИМЕНЕНИЕ ТЕОРЕМЫ ГАУССА К РАСЧЕТУ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ

Задача 3. Две равномерно заряженные концентрические сферы с радиусами
R
1
и R
2
имеют заряды соответственно q
1
и q
2 1. Определить напряженность и потенциал, создаваемые заряженными сферами в точках аи с, находящимися на расстоянии соответственно r
1
, r
2 и r
3
от центра сфер.
2. Построить график зависимости напряженности от расстояния E(r), взяв за начало координат центр сферы.
3. Построить график зависимости потенциала от расстояния φ(r), приняв за нулевой потенциал точку, находящуюся очень далеко от центра сфер. Числовые значения заданных величин указаны в таблице варианта, Кл q
2 10
-10
, Кл , см, см r
1
см r
2 см r
3
см 2
-1 1
4 0,5 3
5 1
-2 1
2 5
1,5 4
6 2
2
-3 3
6 2,0 5
7 3
-1 5
1 4
0,5 3
5 4
1
-3 2
5 1,5 4
6 5
3
-5 3
6 2,0 5
7 6
1
-4 1
4 0,5 3
5 7
3
-5 2
5 1,5 4
6 8
4
-2 3
6 2,0 5
7 9
5
-8 1
4 0,5 3
5
ДИЭКТРИКИ, ПРОВОДНИКИ И КОНДЕНСАТОРЫ Задача 4 Плоский конденсатор заполнен полностью двумя слоями диэлектрика с диэлектрическими проницаемостями ε
1
и ε
2
. Толщина слоев d
1
и d
2
. На конденсатор подано напряжение U. Граница раздела диэлектриков параллельна обкладкам конденсатора. Возможны случаи, когда а) конденсатор предварительно отключен от батареи б) конденсатор все время соединен с батареей. Найти величину, указанную в таблице знаком вопроса.
№ варианта
ε
1
ε
2
ε
1
/ ε
2
d
1
, см d
2
, см
U, В Е 5
,
В/м Е 5
,
В/м а) конденсатор предварительно отключен от батареи
0 2,0 6,0 2,0 4,0 600
?
-
1 2,0 6,0 2,0 4,0
-
-
?
2 6,0 2,0 4,0 2,0
?
1,8
-

3 6,0 2,0
-
4,0 2,0
?
-
0.6 4
-
-
3,5 3,0 5,0
?
1,8
- б) конденсатор все время соединен с батареей
5 2,0 6,0 2,0 4,0 600
?
-
6 2,0 6,0 2,0 4,0
-
-
?
7 6,0 2,0 4,0 2,0
?
1,8
-
8 6,0 2,0
-
4,0 2,0
?
-
0.6 9
-
-
3,5 3,0 5,0
?
1,8
- ПОСТОЯННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК Задача 5. Из микроамперметра с пределом измерения силы тока I
0
и сопротивлением катушки R
0
изготовляют амперметр с пределом измерения силы тока I или вольтметр с пределом измерения напряжения U путем подключения шунта сопротивлением или добавочного сопротивления Определите величину, указанную в таблице знаком вопроса.
№ варианта
I
0
, мА
R
0
, Ом
I, A
U, B ш, Ом Д, Ом
0 0,05 2
0,1 10
?
?
1
?
1 0,1 10 1,0
?
2 0,2
?
0,2 20 0,5
?
3
?
0,5 0,3 10
?
32,8 4
0,15
?
?
30 0,1 199 5
0,5 0,2
?
25 0,2
?
6 1
0,1 1
?
?
9,9 7
0.2
?
2
?
0,01 200 8
?
3
?
50 0.3 997 9
0,1
?
1 100
?
998

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ Задача 6. По отрезку прямого провода длиной L течет ток I. Точка равноудалена от концов отрезка провода и находится на расстоянии r
0
от его середины. В – индукция магнитного поля, создаваемая этим током в точке А.
α– угол между радиусом вектором
r

, проведенным от начала провода к точке Аи направлением тока в проводе. Определить величины указанные в таблице знаком вопроса.
№
I, А
L, мм, град
B
10
-5
,
Тл Направление тока
0 50 0,80 0,30
-
?
1
?
0,80 0.30
-
2,7 2
50
-
0,30
?
2,9 3
50
-
?
30 2,9 4
50
?
30 30 2,9 5
?
1.0
-
30 2,9 6
100 2,0 1,00
-
?
7
?
2,0 1,0
-
1,4 8
100
-
1,0
?
1,4 9
100
-
?
45 1,4 РАБОТА В МАГНИТНОМ ПОЛЕ. ЯВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ. ЭНЕРГИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ. Задача 7. Два длинных прямолинейных проводника, по которым текут токи
I
1
и I
2
по указанным в таблице направлениям, расположены в плоскости чертежа на расстоянии а друг от друга. Через некоторое время расстояние между проводниками изменяется до значения а
2
Определить совершенную при этом работу сил поляна единицу длины проводника
№
I
1
, А
I
2
, А Направление токов а, мам вверх Вверх
0,1 0,2 1
50 4 Вверх Вверх
0,2 0,4 2
100 2 Вверх Вверх
0,4 0.2 3
25 8 Вверх Вверх
0,2 0,1 4
8 20 Вверх Вниз
1,0 0,5 5
10 50 Вверх Вниз
0,8 0,4 6
4 100 Вверх Вниз
1,0 2,0 7
2 1 вверх Вниз
2,0 4,0 8
20 4 вниз Вниз
0.1 0.2 9
50 8 Вниз Вниз
0.2 0.4

Задача 8. По графику зависимости магнитного потока от времени Ф f(t) построить график зависимости ЭДС индукции от времени ε = f(t).
По таблице определите номер графика
№ варианта
1 2
3 4
5 Рисунок
1 2
3 4
5
№ варианта
6 7
8 9
0 Рисунок
6 7
8 9
10