Программа, методические указания и контрольные задания для студентов заочников инженерно-технических специальностей по курсу «Физика» (бакалавриат) 2 часть




НазваниеПрограмма, методические указания и контрольные задания для студентов заочников инженерно-технических специальностей по курсу «Физика» (бакалавриат) 2 часть
страница2/9
Дата публикации02.01.2014
Размер0.85 Mb.
ТипПрограмма
zadocs.ru > Физика > Программа
1   2   3   4   5   6   7   8   9

^ Примеры решения задач
1. Изолированный прямолинейный проводник изогнут в виде прямого угла со стороной длиной 20 см. В плоскости угла помещен кольцевой проводник радиусом 10 см так, что стороны угла являются касательными к нему (рис.1).



Рис. 1

Найти индукцию в центре кольца. Силы токов в проводнике равны 2А. Влияние проводящих проводов не учитывать.

Дано:

Найти: В.

Решение: Индукция в точке поля от элемента любой конфигурации проводника с током I, определяется по закону Био-Савара –Лапласа:

(1)

где r- расстояние от элемента до точки, где определяется индукция; - угол, составленный векторами и r; - магнитная постоянная. Направление вектора индукции перпендикулярно плоскости, содержащей и r, и определяется правилом правого винта. Например, в центре окружности (см. рис.) векторы индукции от всех элементов перпендикулярны плоскости окружности и направлены на нас. Интегрируя выражение (1), получаем индукцию в центре окружности радиуса : .

Индукция, создаваемая в точке М отрезками АВ и ВС и прямого проводника на расстоянии от него, равна:

.

Векторы индукции В2 и В3 в точке М совпадают по направлению с В1. По условию задачи , и индукция от двух сторон угла составляет:



Результирующая индукция в центре кольца равна сумме:

.

Ответ: .
2. На рис.2 изображены сечения трех прямолинейных бесконечно длинных проводников с токами. Расстояния АВ=ВС=5см, токи I1=I2=I; I3=2I. Найти точку на прямой АС, в которой напряженность магнитного поля, вызванного токами I1, I2, I3, равна нулю.

Дано: АВ=ВС=а=5см; I1=I2=I; I3=2I.

Найти: r.




Рис. 2

Решение: Напряженность Н магнитного поля, созданного каждым из проводников на расстоянии R от проводника, определяется по формуле: . С учетом направления токов искомая точка находится на отрезке АВ на расстоянии r от проводника с током I1.

; ; .

Как видно из рис.2, H1+H3=H2.
; .
Решая уравнение относительно r, получим r=3,33 см.

Ответ: r =3,33 см.
3. Квадратная рамка со стороной 1 см содержит 100 витков и помещена в однородное магнитное поле напряженностью 100 А/м. Направление поля составляет угол 30° с нормалью к рамке (рис. 5). Какая работа совершается при повороте рамки на 30° в одну и другую сторону, если по ней течет ток 1 А?

Дано: а = 0,04 м; N=100; Н= 100 А/м; αо = 30°; I= 1 А.

Найти: А] и А2.

Решение: При повороте рамки на 30° по часовой стрелке угол α между В и п будет равен 0°, т.е. рамка расположится перпендикулярно полю. При повороте рамки на 30° в другую сторону угол α2 между В и п будет равен 60°. Работа поворота рамки А=1Ф, где I - ток; ∆Ф=Фо - изменение магнитного потока, пронизывающего плоскость рамки. Ф=ВScosα, где S- площадь рамки, S= а2;
Рис. 5.

В – индукция магнитного поля, ; μ0 – магнитная постоянная; Н – напряженность магнитного поля.

; ; .

Тогда

;





Ответ:
4. Электрон с энергией 300 эВ движется перпендикулярно линиям индукции однородного магнитного поля напряженностью 465А/м. Определить силу Лоренца, скорость и радиус траектории электрона.

Дано: .

Найти: .
Решение. Кинетическая энергия электрона , откуда

.

Сила Лоренца



Где q- заряд; В – индукция магнитного поля, ; μ- магнитная проницаемость среды; μ0 – магнитная постоянная; Н – напряженность поля.

.

В магнитном поле электрон движется по окружности радиуса r под действием центростремительной силы , численно равной силе Лоренца: , тогда

и

Ответ:
5. Перпендикулярно линиям индукции однородного магнитного поля индукцией 0,1 мТл по двум параллельным проводникам движется без трения перемычка длиной 20 см (рис. 6). При замыкании цепи, содержащей эту перемычку, в ней идет ток 0,01 А. Определить скорость движения перемычки. Сопротивление цепи 0,1 Ом.



рис. 6
Дано:

Найти: .

Решение. Если проводник длиной движется перпендикулярно линиям индукции В магнитного поля со скоростью ν, то на концах его возникает ЭДС индукции εi равная скорости изменения магнитного потока Ф. . Магнитный поток Ф=ВS, где S - площадь, которую пересекает проводник при своем перемещении (на рис. 6 заштрихована).

/
Если в перемычке с сопротивлением R возникает ток I, значит на концах ее возникла ЭДС, РАВНАЯ . Эта ЭДС равна

.

Приравнивая правые части этих выражений, получим , откуда

.

Ответ:

6. Цепь состоит из соленоида и источника тока. Соленоид без сердечника длиной 15 см и диаметром 4 см имеет плотную намотку из двух слоев медного провода диаметром 0,2 мм. По соленоиду течет ток 1 А. Определить ЭДС самоиндукции в соленоиде в тот момент времени после отключения его от источника, когда сила тока уменьшилась в два раза. Сопротивлением источника и подводящих проводов пренебречь.

Дано: ;

Найти: ε.

Решение. При размыкании цепи сила тока , где R и L – сопротивление и индуктивность соленоида. ЭДС самоиндукции . В момент t, когда , ЭДС самоиндукции . Сопротивление провода , где - длина провода; - его сечение. Таким образом, , следовательно,

.

Ответ: .

7. Соленоид без сердечника имеет плотную однослойную намотку провода диаметром 0,2мм и по нему течет ток 0,1А. Длина соленоида 20 см, диаметр 5 см. Найти энергию и объемную плотность энергии магнитного поля соленоида.

Дано: ; .

Найти: W, w.

Решение. Энергия магнитного поля соленоида , где L- индуктивность соленоида, ; - магнитная постоянная; n- число витков на 1 м длины соленоида, при плотной намотке ; - длина соленоида; -площадь сечения соленоида. Тогда:



Объемная плотность энергии определяется по формуле:

.

Ответ: .
8. Материальная точка массой 10 г. совершает гармоническое колебание с периодом 1 с. Амплитуда колебаний равна 5 см. Определить максимальную cилу, действующую на точку, и ее полную энергию.

Дано:

Найти:

Решение. Уравнение гармонического колебания имеет вид

(1)

где - смещение материальной точки от положения равновесия;

- циклическая частота колебаний; ω0 –начальная фаза.

(2)

(3)

Согласно второму закону Ньютона, сила, действующая на точку, определяется как

(4)

а ее максимальное значение равно

(5)

Полная энергия колеблющейся точки складывается из кинетической и потенциальной энергий и равна максимальной кинетической или максимальной потенциальной энергии. Учитывая, что, согласно (2), , находим

(6)



Подставляя в (5) и (6) числовые значения и учитывая, что циклическая частота и период колебаний связаны соотношением , получим

;

;

.

Ответ: ; .
1   2   3   4   5   6   7   8   9

Похожие:

Программа, методические указания и контрольные задания для студентов заочников инженерно-технических специальностей по курсу «Физика» (бакалавриат) 2 часть iconВ. А. Вилькоцкий Д. С. Доманевский
Бумай Ю. А., Вилькоцкий В. А., Доманевский Д. С., Малаховская В. Э. Контрольные работы и методические указания по общей физике для...

Программа, методические указания и контрольные задания для студентов заочников инженерно-технических специальностей по курсу «Физика» (бакалавриат) 2 часть iconМетодические указания, программа и контрольные задания для студентов...
Для студентов заочной формы обучения инженерно – педагогических и инженерно – технических (нехимических)

Программа, методические указания и контрольные задания для студентов заочников инженерно-технических специальностей по курсу «Физика» (бакалавриат) 2 часть iconБелорусская государственная политехническая академия
С., Журавкевич Е. В., Малаховская В. Э., Новоселов А. М., Чапланов А. М., Черный В. В. Контрольные работы и методические указания...

Программа, методические указания и контрольные задания для студентов заочников инженерно-технических специальностей по курсу «Физика» (бакалавриат) 2 часть iconВ. А. Вилькоцкий Д. С. Доманевский
В. А., Доманевский Д. С., Малаховская В. Э., Новоселов А. М. Контрольные работы и методические указания по общей физике для студентов...

Программа, методические указания и контрольные задания для студентов заочников инженерно-технических специальностей по курсу «Физика» (бакалавриат) 2 часть iconР ство образования российской федерации
Производство электроэнергии. Программа, методические указания и контрольные задания для студентов-заочников

Программа, методические указания и контрольные задания для студентов заочников инженерно-технических специальностей по курсу «Физика» (бакалавриат) 2 часть iconМетодические указания и задачи к практическим занятиям для студентов...
Математика. Интегральное исчисление [Текст]+[Электронный ресурс]: методические указания и задачи к практическим занятиям для студентов...

Программа, методические указания и контрольные задания для студентов заочников инженерно-технических специальностей по курсу «Физика» (бакалавриат) 2 часть iconМетодические указания, контрольные задания и вопросы для подготовки...
Методические указания, контрольные задания и вопросы для подготовки к экзаменам для студентов – заочников. – Ижевск: Ижгту, 2002...

Программа, методические указания и контрольные задания для студентов заочников инженерно-технических специальностей по курсу «Физика» (бакалавриат) 2 часть iconМетодические указания по выполнению контрольной работы 31 Общие указания 31
Производственные технологии : программа, методические указания и контрольные задания для студентов специальностей 1-25 01 07 – Экономика...

Программа, методические указания и контрольные задания для студентов заочников инженерно-технических специальностей по курсу «Физика» (бакалавриат) 2 часть iconМетодические указания и задания к лабораторным работам по курсу “одм...
Приведены теоретические сведения, методические рекомендации, контрольные вопросы и задания для выполнения лабораторных работ по разделу...

Программа, методические указания и контрольные задания для студентов заочников инженерно-технических специальностей по курсу «Физика» (бакалавриат) 2 часть iconНемецкий язык методические указания и контрольные задания для студентов...
Немецкий язык : методические указания и контрольные задания для студентов 2 курса железнодорожных специальностей заочной формы обучения...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
zadocs.ru
Главная страница

Разработка сайта — Веб студия Адаманов