Электрический заряд перемещается по замкнутому пути и возвращается в исходную точку: Работа при перемещении заряда в электрическом поле

Содержание

Работа при перемещении заряда в электрическом поле

На всякий заряд, находящийся в электрическом поле, действует сила, и поэтому при движении заряда в поле совершается определенная работа. Эта работа зависит от напряженности поля в разных точках и от перемещения заряда. Но если заряд описывает замкнутую кривую, т. е. возвращается в исходное положение, то совершаемая при этом работа равна нулю, как бы ни было сложно поле и по какой бы прихотливой кривой ни происходило движение заряда.

Это важное свойство электрического поля нужно несколько пояснить. Для этого рассмотрим сначала движение тела в поле силы тяжести. Работа, как мы знаем (см. том I), равна произведению силы на перемещение и на косинус угла между ними:

. Если этот угол острый (

), то работа положительна, если же угол тупой (

), то работа отрицательна. В первом случае мы получаем работу за счет действия силы

, во втором – затрачиваем работу на преодоление этой силы. Представим себе, что в поле земного притяжения, т. е. в пространстве вблизи земной поверхности, где действует гравитационная сила притяжения к Земле, перемещается какое-нибудь тело.

Мы предполагаем, что при этом перемещении нет трения, так что тело не испытывает изменений состояния, которые могут сопровождаться изменениями его внутренней энергии: тело не нагревается, не распадается на части, не изменяет своего агрегатного состояния, не испытывает пластической деформации и т. д. В таком случае всякое перемещение тела в поле силы тяжести может сопровождаться лишь изменением потенциальной и кинетической энергии. Если тело опускается, то потенциальная энергия системы Земля-тело уменьшается, а кинетическая энергия тела соответственно увеличивается; наоборот, при подъеме тела происходит возрастание потенциальной энергии и одновременно уменьшение кинетической энергии. При этом полная механическая энергия, т. е. сумма потенциальной и кинетической, остается постоянной (см. том I). Как бы ни был сложен путь тела в поле силы тяжести (подъем и опускание по вертикальной, наклонной или криволинейной траектории, передвижение по горизонтальному направлению), но если в конце концов тело приходит в исходную точку, т. е. описывает замкнутый путь, то система Земля-тело возвращается в исходное положение и имеет ту же самую энергию, какой она обладала до начала перемещения тела. Это означает, что сумма положительных работ, совершенных силой тяжести при опускании тела, равна по модулю сумме отрицательных работ, совершенных силой тяжести на участках пути, соответствующих подъему тела. Поэтому алгебраическая сумма всех работ, совершаемых силой тяжести на отдельных участках пути, т. е. полная работа на замкнутом пути, равна нулю.

Из изложенного ясно, что наш вывод справедлив лишь в том случае, если в процессе участвовала лишь сила тяжести и отсутствовала сила трения и всевозможные другие силы, могущие вызвать указанные выше изменения внутренней энергии. Таким образом, силы гравитационного поля, в отличие от многих других сил, например сил трения, обладают свойством, которое мы можем сформулировать так: работа, совершаемая гравитационными силами при перемещении тела по замкнутому пути, равна нулю. Нетрудно видеть, что это свойство гравитационных сил является выражением закона сохранения (консервации) полной механической энергии. В связи с этим силовые поля, которые обладают указанным свойством, называют консервативными.

Подобно гравитационному полю, электрическое поле, создаваемое покоящимися электрическими зарядами, также является консервативным. Когда в нем перемещается заряд, то на тех участках пути, где направление перемещения составляет с направлением силы острый угол (например, в точке

 на рис. 38), работа, совершаемая силами поля, положительна. Напротив, там, где направление перемещения составляет с направлением силы тупой угол (в точке

), работа сил электрического поля отрицательна. Когда заряд, пройдя по замкнутому пути, вернется в исходную точку, полная работа электрических сил на этом пути, представляющая собой алгебраическую сумму положительных работ на одних участках и отрицательных на других, равна нулю.


Рис. 38. К доказательству независимости работы сил электрического поля от формы пути

Строгое математическое доказательство консервативности электрического поля в общем случае довольно сложно, и мы ограничимся поэтому доказательством этого свойства поля для простейшего случая – поля, создаваемого одним точечным зарядом.

Пусть в электрическом поле неподвижного точечного заряда

 другой заряд

 движется вдоль произвольной замкнутой кривой 1-2-3-4-5-6-1 (рис. 38) и после обхода вдоль кривой возвращается в исходную точку 1. Для подсчета совершаемой при этом работы проведем мысленно ряд сфер с центром в заряде

, которые разобьют весь путь заряда

 на малые отрезки, и рассмотрим два отрезка

 и

, лежащие между одними и теми же сферами (между точками 2 и 3, 5 и 6). Если отрезки

 и

 достаточно малы, то можно считать, что сила, действующая на заряд

, всех точках каждого из отрезков постоянна. Так как оба отрезка находятся на равных расстояниях от заряда

, то, согласно закону Кулона, силы взаимодействия зарядов на обоих отрезках одинаковы по модулю, но отличаются направлением, образуя разные углы

 и

 с направлением перемещения. Наконец, при достаточной малости

 и

 эти отрезки можно считать прямолинейными. Поэтому работа

, совершаемая электрическими силами на пути 2-3, будет равна произведению силы на перемещение и на косинус угла между направлениями силы и перемещения, т. е.

.

Точно так же работа

, совершаемая на пути 5-6, равна

.

Но

, так что

. Кроме того, из чертежа видно, что

,

где

 – расстояние между сферами, заключающими отрезки

 и

. Поэтому мы находим, что

,

т. е. что алгебраическая сумма работ на отрезках 2-3 и 5-6 равна нулю. Такой же результат мы получим и для любой другой пары соответствующих отрезков пути, заключенных между другими сферами. Поэтому и полная работа при обходе по замкнутому контуру, равная сумме работ на отдельных отрезках, тоже будет равна нулю.

Мы получили результат для случая электрического поля одного точечного заряда. Он оказывается справедливым для любого электростатического поля, т. е. поля, созданного неподвижными зарядами, так как поле, создаваемое любым распределением заряда, можно свести к полю совокупности точечных зарядов.

Итак, в электрическом поле работа при перемещении заряда по замкнутому контуру всегда равна нулю.

Так как работа на пути 1-2-3-4-5-6-1 равна нулю, то, следовательно, работа на пути 1-2-3-4 равна по модулю и противоположна по знаку работе на пути 4-5-6-1. Но работа при перемещении заряда на пути 4-5-6-1 равна но модулю и противоположна по знаку работе при перемещении того же заряда во встречном направлении, т. е. по пути 1-6-5-4. Отсюда следует, что работа на пути 1-2-3-4 (рис. 38) имеет тот же модуль и знак, что и работа на пути 1-6-5-4. Так как выбранный криволинейный контур совершенно произволен, то полученный результат можно выразить еще и так: работа, совершаемая электрическими силами при перемещении заряда между двумя точками в электрическом поле, не зависит от формы пути. Она определяется только положением начальной и конечной точек пути.

20.1.
Укажите по возможности больше черт сходства и различия между электрическим и гравитационным полями.

Потенциал электрического поля




 
 

Помимо напряженности электрическое поле характеризуется еще одной важной физической величиной – потенциалом.

Рассмотрим перемещение заряда q в поле другого точечного заряда q0 из точки 1 в точку 2 (рис. 6.3). Работа силы F на элементарном перемещении dl определяется соотношением

, (6.5)

но , значит . Подставим сюда вместо силы ее значение из закона Кулона, получим:

. (6.6)

Для вычисления работы перемещения заряда из точки 1 в точку 2 по произвольному пути 1–2 проинтегрируем (6.6) в пределах от r1 до r2 , получим

. (6.7)

Из выражения (6.7) следует, что работа перемещения электрического заряда не зависит от формы пути, по которому перемещается заряд, а зависит только от начальной и конечной точек. Если заряд q, перемещаясь в электрическом поле, возвращается в исходную точку (r2 = r1), то работа перемещения заряда по замкнутому пути в электростатическом поле равна нулю. Поля, обладающие указанным свойством, называются потенциальными.

Найдем отношение работы перемещения заряда к величине этого заряда:

. (6.8)

Эта величина не зависит от величины перемещаемого заряда и от пути, по которому он перемещается, и поэтому служит характеристикой поля, созданного зарядом q0 , и называется разностью потенциалов или электрическим напряжением.

Разность потенциалов двух точек 1 и 2 электрического поля измеряется работой, совершаемой полем при перемещении единичного положительного заряда между этими точками.

Следует подчеркнуть, что разность потенциалов имеет смысл характеристики поля потому, что работа перемещения заряда не зависит от формы пути. Действительно, если бы работа перемещения заряда зависела от пути, то при перемещении одного и того же заряда между теми же самыми точками поля, это отношение A / q не являлось бы однозначной характеристикой этих точек поля.

Если выбрать какую-либо точку пространства в качестве начальной точки (точки отсчета), то любой точке можно сопоставить разность потенциалов относительно этой начальной точки.

Для случая поля точечного заряда наиболее простое математическое выражение для потенциала получается, если в качестве начальной выбрать любую точку, удаленную на бесконечность. Тогда работа перемещения положительного заряда q из бесконечности в данную точку поля, созданного другим точечным зарядом q0 , будет равна



. (6.9)

Отношение работы перемещения положительного заряда из бесконечности в данную точку поля к величине этого заряда (работа по перемещению единичного заряда) называется потенциалом данной точки поля:

. (6.10)

Знак минус в этом выражении означает, что в данном случае работа совершается внешними силами против сил поля.

Очевидно, что напряжение U между произвольными точками 1 и 2 электрического поля и потенциалы этих точек связаны простым соотношением

. (6.11)

Для поля точечного заряда

. (6.12)

Потенциал любой точки поля, созданного положительным зарядом – положителен и убывает до нуля по мере удаления от заряда. Напротив – потенциал поля, созданного отрицательным зарядом, – отрицательная величина и растет до нуля по мере удаления от заряда.

Из выражения для потенциала (6.12) следует, что потенциал любой точки сферической поверхности S c центром в точке расположения заряда одинаков (рис. 6.4). Такие поверхности называются поверхностями равного потенциала или эквипотенциальными поверхностями.

Работу перемещения заряда можно выразить через разность потенциалов

. (6.13)

Отсюда следует, что работа перемещения заряда по эквипотенциальной поверхности равна нулю. Это значит, что сила, действующая на заряд, а следовательно, и вектор напряженности поля Е направлены перпендикулярно эквипотенциальной поверхности.

Используя эквипотенциальные поверхности, можно также дать графическое изображение электрического поля.

Результаты, полученные для поля точечного заряда, легко распространить на поля, созданные любым числом точечных зарядов, а так как любое заряженное тело можно представить как совокупность точечных зарядов, то и на поле, созданное любым заряженным телом.

Поля точечных зарядов в соответствии с принципом суперпозиции, накладываясь друг на друга, не влияют друг на друга. Поэтому потенциал поля любого числа зарядов будет равен алгебраической сумме потенциалов полей, созданных отдельными зарядами, т. е.:




. (6.14)

Таким образом, все вышеизложенное в отношении понятия потенциала справедливо и для поля, созданного заряженным телом любой формы, а величину потенциала, в принципе, можно вычислить по формуле (6.14).

 











Тест «Закон электромагнитный индукции. Закон самоиндукции» (старшая профильная школа)

Тест «Закон электромагнитной индукции»

Вариант 1

  1. В короткозамкнутую катушку один раз быстро, второй раз медленно вдвигают магнит. В каком случае заряд, который переносится индукционным током, больше?

1) в первом случае заряд больше; 2) во втором случае заряд больше;

3) в обоих случаях заряд одинаков; 4) заряд равен нулю.

  1. Что определяется скоростью изменения магнитного потока через контур?

1) индуктивность контура; 2) магнитная индукция;

3) ЭДС индукции; 4) ЭДС самоиндукции.

  1. Электрический заряд перемещается по замкнутому пути и возвращается в исходную точку…

А. …в электростатическом поле; Б. …в индукционном электрическом поле.

В каком случае работа сил электрического поля обязательно равна нулю?

1) А; 2) Б; 3) А, Б; 4) ни в А, ни в Б.

  1. За 2 с магнитный поток, пронизывающий контур, равномерно увеличился с 2 до 8 Вб. Чему при этом было равно ЭДС индукции в контуре?

1) 5 В 2) 20 В 3) 3 В 4) 12 В 5) 0 В.

  1. Катушка в виде соленоида сечением 10 см2 помещена в однородное магнитное поле, индукция которого уменьшается от 0,2 до 0 Тл, в течении 2 с. Вектор магнитной индукции параллелен оси катушки. Сколько витков имеет катушка, если в момент времени 1 с в ней действовала ЭДС индукции, равная 0,01 В?

  2. Как изменится индуктивность контура при увеличении силы тока в 2 раза, если магнитный поток не меняется?

1) увеличится в 2 раза 2) уменьшится в 2 раза

3) увеличится в 4 раза 4) не изменится

  1. Чему равна индуктивность катушки, если за время 0,5 с ток в цепи изменился от 20 до 5 А? При этом ЭДС самоиндукции на концах катушки равна 24 В.

1) 800 мГн 2) 400 мГн 3) 100 мГн 4) 1600 мГн

  1. При силе тока в катушке 0,1 А энергия магнитного поля в ней равна 100 мДж. При этом магнитный поток, идущий через катушку, равен

1) 1 Вб 2) 2Вб 3) 3 Вб 4) 10 Вб 5) 10-4Вб

  1. Плоская горизонтальная фигура площадью 0,1м2, ограниченная проводящим контуром, имеющим сопротивление 5 Ом, находится в однородном магнитном поле. Какой заряд протечет ко контуру за большой промежуток времени, пока проекция магнитной индукции на вертикаль равномерно меняется с 2Тл до – 2Тл?

  2. Плоский контур с источником постоянного тока находится во внешнем магнитном поле, вектор индукции которого перпендикулярен плоскости контура (рис.). На сколько процентов изменится мощность тока в контуре, если магнитная индукция начнет возрастать со скорость 0,01 Тл/с? Площадь контура 0,1 м2, ЭДС источника тока 10 мВ.



Вариант 2

  1. Укажите устройство, в котором используется явление возникновения тока при движении проводника в магнитном поле.

1) электромагнит; 2) электродвигатель;

3) электрогенератор; 4) амперметр.

  1. Прямой магнит падает сквозь медное кольцо. Сравнить ускорения падения магнита а и ускорение свободного падения g.

1) а= 0; 2) а>g; 3) а=g; 4) а.

  1. Какое из перечисленных ниже свойств относится только к вихревому электрическому полю, но не к электростатическому?

  1. непрерывность в пространстве;

  2. линии напряженности обязательно связаны с электрическими зарядами;

  3. работа сил поля при перемещении заряда по любому замкнутому пути;

  4. поле обладает запасом энергии;

  5. работа сил поля при перемещении заряда по замкнутому пути может быть не равной нулю.

  1. Определите значение изменения магнитного поток, если за 4 с в контуре возникает ЭДС индукции равная 2 В.

1) 2 Вб 2) 4 Вб 3) 6 Вб 4) 8 Вб 5) 10 Вб

  1. Катушка из 10 витков присоединена к амперметру так, что сопротивление всей цепи равно 100 Ом. Если при помещении катушки в равномерно изменяющееся однородное магнитное поле амперметр показывает ток 100 мА, то на сколько изменится магнитный поток через один виток за 2 с?

  2. Какой магнитный поток создается в контуре индуктивностью в 1 Гн при силе тока 1 А?

1) 1 В 2) 0,5 В 3) 1 Вб 4) 0,5 Вб

  1. Чему равна индуктивность катушки, если при равномерном уменьшении силы тока на 0,2 А за 0,04 с в ней возникает ЭДС самоиндукции 10 В.

1) 1 Гн 2) 2 Гн 3) 3 Гн 4) 4 Гн 5) 5 Гн

  1. В катушке индуктивностью 4 Гн сила тока равна 4 А. Чему равна сила тока в этой катушке, если энергия магнитного поля катушки уменьшится в 4 раза?

1) 4 А 2) 3 А 3) 2 А 4) 1 А 5) 16 А

  1. Плоская горизонтальная фигура, ограниченная проводящим контуром, сопротивление которого 5 Ом, находится в однородном магнитном поле. Пока проекция магнитной индукции на вертикаль равномерно меняется от 2 Тл до – 2 Тл, за большой промежуток времени по контуру протекает заряд 0,08 Кл. Найдите площадь фигуры.

  2. Плоский контур с источником постоянного тока находится во внешнем магнитном поле, вектор индукции которого перпендикулярен плоскости контура (рис.). На сколько процентов изменится мощность тока в контуре, если магнитная индукция начнет убывать со скорость 0,01 Тл/с? Площадь контура 0,1 м2, ЭДС источника тока 10 мВ.



Вариант 3

  1. Один раз кольцо падает на стоящий вертикально полосовой магнит так, что надевается на него, второй раз – так, что пролетает мимо. Плоскость кольца в обоих случаях горизонтальна. Ток в кольце возникает:

1) в обоих случаях; 2) ни в одном из случаев;

3) только в первом случае; 4) только во втором случае.

  1. Прямой магнит падает сквозь фарфоровое кольцо. Сравнить ускорения падения магнита а и ускорение свободного падения g.

1) а= 0; 2) а>g; 3) а=g; 4) а.

  1. Электрический заряд перемещается по замкнутому пути и возвращается в исходную точку…

А. …в электростатическом поле; Б. …в индукционном электрическом поле.

В каком случае работа сил электрического поля отлична от нуля?

1) А; 2) Б; 3) А, Б; 4) ни в А, ни в Б.

  1. За 2 с магнитный поток уменьшился с 20 Вб до 6 Вб. Чему равно при этом значение ЭДС в контуре?

1) 20 В 2) 14 В 3) 10 В 4) 7 В 5) 3 В.

  1. Проводящая квадратная рамка с длиной стороны 5 см помещена в однородное магнитное поле, вектор индукции которого составляет угол 600 с направлением нормали к рамке. Определите модуль индукции магнитного поля, если известно, что при его равномерном исчезновении за время 0,02 с в рамке индуцируется ЭДС, равная 5 мВ.

  2. Чему равен магнитный поток через контур индуктивностью 4 Гн при силе тока в нем 2 А?

1) 0,5 Вб 2) 1 Вб 3) 2 Вб 4) 8 Вб

  1. Чему равна индуктивность катушки, если магнитный поток через проводящий контур увеличивается на 0,02 Вб в результате изменения тока в контуре с 4 А до 8 А.

1) 1 мГн 2) 2 мГн 3) 3 мГн 4) 4 мГн 5) 5 мГн

  1. Какой должна быть сила тока в обмотке катушки индуктивностью 0,5 Гн, чтобы энергия магнитного поля оказалась равной 1 Дж?

1) 0,5 А 2) 1 А 3) 2 А 4) 0,05 А

  1. При изменении силы тока по закону I=(1-0,5t) А в катушке возбуждается ЭДС самоиндукции 2 мВ. Чему равна индуктивность катушки?

  2. Плоский контур с источником постоянного тока находится во внешнем магнитном поле, вектор индукции которого перпендикулярен плоскости контура (рис.). На сколько процентов изменится мощность тока в контуре, если магнитная индукция начнет убывать со скорость 0,01 Тл/с? Площадь контура 0,1 м2, ЭДС источника тока 10 мВ.




Вариант 4

  1. Явление электромагнитной индукции используется при:

А. считывания информации с жесткого диска компьютера;

Б. выработке электроэнергии на электростанции;

В. работе электродинамического микрофона.

1) только А; 2) только Б; 3) только В; 4) А, Б, В; 5) А, Б

  1. В короткозамкнутую катушку один раз быстро, второй раз медленно вдвигают магнит. В каком случае работа, которая совершается возникающей ЭДС, больше?

1) в первом случае работа больше; 2) во втором случае работа больше;

3) в обоих случаях работа одинакова; 4) работа равна нулю.

  1. Какое из перечисленных ниже свойств относится только к электростатическому электрическому полю, но не к индукционному?

  1. непрерывность в пространстве;

  2. линии напряженности не связаны с электрическими зарядами;

  3. работа сил поля при перемещении заряда по любому замкнутому пути;

  4. поле обладает запасом энергии;

  5. работа сил поля при перемещении заряда по замкнутому пути может быть не равной нулю.

  1. За 2 с магнитный поток, пронизывающий контур, равномерно уменьшился с 10 до 2 Вб. Чему равно ЭДС в контуре?

1) 1 В, 2) 4 В, 3) 8 В, 4) 16 В, 5) 24 В

  1. В однородном магнитном поле, индукция которого равна 0,1 Тл, равномерно вращается катушка, состоящая из 100 витков проволоки. Площадь поперечного сечения катушки 100 см2. Ось вращения катушки перпендикулярна оси катушки и направлению магнитного поля. Угловая скорость вращения равна 10 рад/с. Чему равна максимальная ЭДС, возникающая в катушке?

  2. Чему равна индуктивность контура, если при силе тока 2 А в нем существует магнитный поток 4 Вб?

1) 0,5 Гн 2) 1 Гн 3) 2 Гн 4) 8 Гн

  1. Чему равна индуктивность катушки, если магнитный поток через проводящий контур увеличивается на 0,2 Вб в результате изменения тока в контуре с 4 А до 12 А.

1) 5 мГн 2) 20 мГн 3) 15 мГн 4) 25 мГн 5) 10 мГн

  1. Чему равна индуктивность катушки, если при изменении силы тока с 12 А до 8 А энергия магнитного поля уменьшилась на 2 Дж?

1) 0,5 Гн 2) 50 Гн 3) 50 мГн 4) 4 Гн 5) 4 мГн

  1. Катушка диаметром d, имеющая N витков, находится в магнитном поле, направленном параллельно оси катушки. Чему равно среднее значение ЭДС индукции в катушке, если индукция магнитного поля за время ∆t увеличилась от 0 до В?

  2. Плоский контур с источником постоянного тока находится во внешнем магнитном поле, вектор индукции которого перпендикулярен плоскости контура (рис.). Во сколько раз изменится мощность тока в контуре, если магнитная индукция начнет расти со скорость 0,01 Тл/с? Площадь контура 0,1 м2, ЭДС источника тока 10 мВ.



СГА ответы Комбат бесплатно — 7172.01.01;Т-Т.01;1

Индукция магнитного поля в намагниченном веществе может быть ________ индукции внешнего магнитного поля
А) больше
В) меньше
Катушка замкнута на гальванометр. В катушке электрический ток возникает в следующих случаях
А) В катушку вдвигают полосовой постоянный магнит
Б) Катушку надевают на полосовой постоянный магнит
Электрический заряд перемещается по замкнутом пути и возвращается в исходную точку. Работа сил электрического поля может быть не равна нулю
А) В индукционном электрическом поле
В) В электростатическом поле
___ – единица индуктивности в СИ
_____ – вещества, у которых магнитная проницаемость μ >1
_____ – магнитные материалы, обладающие магнитной проницаемостью значительно большей единицы μ >> 1
______ взаимодействия – взаимодействия между движущимися электрическими зарядами
_______ тела – изменение индукции магнитного поля вещества при наложении внешнего магнитного поля
_______ – ферромагнитные материалы, не проводящие электрического тока
________ — единица магнитной индукции
________ взаимодействия определяют притяжение и отталкивание проводников с электрическим током
________ – единица магнитного потока
________ – устройство, которое служит для возбуждения звуковых волн под действием переменного электрического тока, меняющегося со звуковой частотой
________ – явление возникновения ЭДС индукции в проводнике, по которому идет переменный ток
_________ заряд – отношение электрического заряда частицы к ее массе
_________ магнитной индукции – величина, которая дает количественную формулировку закона электромагнитной индукции
_________ называются ферромагнетики, у которых остаточная намагниченность велика
_________ поле – особая форма материи, осуществляющая взаимодействия между заряженными частицами
_________ токи – микроскопические токи, которые возникают в результате движения электронов в атомах и молекулах вещества
_________ электрическое поле имеет замкнутые линии напряженности
__________ ферромагнетики — ферромагнетики, у которых после выключения внешнего магнитного поля остается небольшая намагниченность
__________ – вещества, у которых магнитная проницаемость μ <1
__________ – намагниченная область вещества, в которой электроны-магнетики располагаются упорядоченно без внешнего магнитного поля
________магнитной индукции определяется для любой точки магнитного поля
_______– прибор, предназначенный для разделения заряженных частиц по их удельным зарядам
_______– это физическая величина, численно равная ЭДС самоиндукции, возникающей в контуре при изменении силы тока на I А за 1 с
В кольцо из сверхпроводника вдвигают магнит. Суммарный поток вектора магнитной индукции через кольцо будет
В конструкцию трансформатора входят
В магнитном поле прямолинейного проводника с током магнитная стрелка в каждой точке устанавливается по ________ к окружности
В металлическое кольцо в течение первых двух секунд вдвигают магнит, в течение следующих двух секунд магнит оставляют неподвижным внутри кольца, в течение последующих двух секунд его вынимают из кольца. В катушке течет ток в течение ____ с
В момент нарастания электрического тока в замкнутой цепи напряженность вихревого электрического поля направлена
В пространстве, окружающем движущиеся электрические заряды, возникает _______ поле
В прямолинейном проводнике, расположенном в однородном магнитном поле, силу тока увеличили в 2 раза. Если проводник расположен перпендикулярно линиям магнитной индукции, то сила, действующая на проводник со стороны магнитного поля
В соответствии с правилом Левой руки, для направления силы Ампера левую руку расположить так, чтобы вектор _______ входил в ладонь
В соответствии с правилом Левой руки, для определения направления силы Лоренца четыре пальца руки должны быть направлены по движению ________ заряда
Вектор силы Лоренца
Вектор силы Лоренца ________ вектору магнитной индукции магнитного поля
Вектор силы Лоренца ________ вектору скорости частицы
Величина индуктивности зависит от
Вещества, помещенные в магнитное поле, ______ и приобретают способность сами создавать магнитное поле
Возникающее при изменении магнитного поля электрическое поле ___________ от электростатического поля
Возникающий в замкнутом контуре индукционный ток своим магнитным полем _____ тому изменению магнитного потока, которым он вызван
Вокруг движущегося электрона возникает магнитное поле в том случае, если электрон движется
Движение катушек с током друг относительно друга вызывает появление ________ тока
Движущиеся электрические заряды создают __________ поле
Для изучения магнитного поля используются
Для того чтобы изменить полюса магнитного поля катушки с током, нужно
Для того чтобы при неизменном значении силы тока в катушке энергия магнитного поля катушки уменьшилась в 4 раза, индуктивность катушки надо уменьшить в ______ раз(а)
Доказательством реальности существования магнитного поля может служить
Единица силы тока — Ампер- в Международной системе (СИ) определяется
Если в проводниках текут токи одного направления, то проводники взаимно
Если в проводниках текут токи противоположного направления, то проводники взаимно
Если длина соленоида много ________ его диаметра, то магнитное поле внутри соленоида считается однородным
Если длина соленоида много больше его диаметра, то магнитное поле внутри соленоида считается
Если магнит приближается к катушке, то в ней появляется индукционный ток такого направления, что магнит
Если направление поступательного движения буравчика совпадает с направлением тока в проводнике, то направление ________ ручки буравчика совпадает с направлением вектора магнитной индукции
Если направление_________ движения буравчика совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика совпадает с направлением вектора магнитной индукции
Если постоянный магнит __________ из катушки, то в ней появляется индукционный ток такого направления, что магнит будет притягиваться
Если при одинаковой силе тока энергия магнитного поля, создаваемого током в первой катушке, в 9 раз больше, чем энергия магнитного поля, создаваемого током во второй катушке, то индуктивности L1 и L2 двух катушек имеют соотношение L1 в ___, чем L2
Если силу тока в катушке увеличить вдвое, энергия магнитного поля
Железный или стальной сердечник, введенный в катушку с током, _________ создаваемое ею магнитное поле
Железный или стальной сердечник, введенный в катушку с током, во много раз _______ создаваемое ею магнитное поле
За 2 секунды магнитный поток, пронизывающий проволочную рамку, увеличивается с 4 до 12 Вб. Модуль ЭДС индукции, наведенный в рамке, равен ____ В
Закон _________ связывает силу взаимодействия токов с геометрическими характеристиками проводников, их расположением, расстоянием друг от друга, а также с силой тока, протекающего в них
Закон Ампера связывает силу магнитного взаимодействия параллельных токов с
Закон, определяющий силу, действующую на отдельный участок проводника с током со стороны магнитного поля, был установлен в 1820 г.
Изменяясь во времени, _______ поле порождает электрическое поле
Изменяясь во времени, магнитное поле порождает _________ поле
Индукционный ток в замкнутом проводящем контуре возникает при _________ линий магнитной индукции, пронизывающих поверхность, ограниченную этим контуром
Источниками электрических и магнитных полей являются _________ заряды
К приборам магнитоэлектрической системы относятся
К ферромагнитным веществам относятся химические элементы
Катушка с электрическим током является электрическим
Квадратная рамка площадью S вращается в однородном магнитном поле с индукцией В. Ось вращения рамки параллельна линиям магнитной индукции. Период обращения рамки равен Т. Величина индуцируемой в рамке ЭДС равна
Когда электрическое поле изменяется со временем, оно порождает ______ поле
Кольцо из проводника находится в однородном магнитном ноле, направленном перпендикулярно его плоскости. Индукционный ток возникает в нем в следующих случаях: кольцо
Кольцо из проволоки, приведенное в быстрое вращение между полюсами электромагнита, заметно нагревается. Выберите правильные утверждения
Коэффициент ________– коэффициент пропорциональности между током в проводящем контуре и магнитным потоком, пронизывающим этот контур
Круглый проволочный виток площади S = 2 м2 расположен перпендикулярно линиям вектора магнитной индукции однородного магнитного поля. Величина вектора магнитной индукции равна 0,04 Тл. За время t = 0,01 с магнитное поле равномерно спадает до нуля. ЭДС индукции, генерируемая при этом в витке, равна
Линии магнитного поля тока и магнитного поля постоянного магнита представляют собой _______ кривые
Линии магнитной индукции однородного поля ________ относительно друг друга
Линии магнитной индукции прямого проводника с током представляют собой _________ окружности
Линии, касательные к которым направлены так же, как вектор магнитной индукции в данной точке поля, называются _________ магнитной индукции
Магнитная __________ среды – физическая величина, равная отношению индукции магнитного поля в однородной среде к индукции магнитного поля в вакууме
Магнитная индукция является
Магнитная индукция является _________ характеристикой магнитного поля
Магнитная проницаемость ферромагнетиков при намагничивании зависит от индукции ___________ поля
Магнитная стрелка представляет собой маленький продолговатый магнит с ___ полюсами (ответ дать цифрой)
Магнитное поле возникает в пространстве, окружающем _______ электрические заряды
Магнитное поле обладает следующими свойствами
Магнитное поле создается
Магнитное поле создают
Магнитное поле является _______ полем
Магнитное поле, вектор индукции которого направлен вдоль проводника с током, _____ проводник с током
Магнитные взаимодействия определяют ________ проводников с электрическим током
Магнитные взаимодействия токов наблюдается при условии, что проводники с током
Магнитные материалы, в которых при перемагничивании не возникают вихревые токи, называются
Магнитные свойства любого тела определяются ____ электрическими токами внутри него
Магнитный поток, пронизывающий замкнутый контур, зависит от значений
Магнитный поток, пронизывающий площадь контура, равен нулю при ориентации контура по отношению к линиям магнитной индукции
Максимальная сила, действующая в однородном магнитном поле на проводник с током длиной 10 см равна 0,02 Н, сила тока равна 8 А. Модуль вектора магнитной индукции этого поля равен ___ Тл
Максимального значения сила Лоренца достигает при движении частицы ______ вектору индукции магнитного поля
Модулем вектора _________ индукции называется отношение максимальной силы, действующей со стороны магнитного поля на участок проводника с током, к произведению силы тока на длину этого участка
Модуль силы Ампера пропорционален
На проводник, расположенный в однородном магнитном поле под углом 30° к направлению линий магнитной индукции, действует сила F. Если увеличить этот угол в 3 раза, то на проводник будет действовать сила, равная
На рамку с электрическим током одинаковое ориентирующее действие оказывает магнитное поле
Намагничивание тела – изменение индукции магнитного поля вещества при наложении ______ магнитного поля
Направление вектора индукции магнитного поля в данной точке пространства совпадает с направлением
Направление вектора магнитной индукции устанавливают при помощи правила ____ (ответ с большой буквы)
Объемная _________ энергии магнитного поля – энергия, заключенная в единице объема пространства, где распределяется магнитное поле
По катушке индуктивностью L1 = 0,6 Гн течет ток I1 = 15 А, а по катушке с индуктивностью L2 = 15 Гн течет ток I2 = 0,6 А. Сравните энергии магнитного поля этих катушек
Под действием силы Лоренца меняется __________ скорости частицы
Поле с замкнутыми силовыми линиями называется ______ полем
Полная сила, действующая на электрический заряд, равна: ____ сумме сил электрического и магнитного полей
Постоянный магнит выдвигают из алюминиевого кольца, подвешенного на нити: первый раз северным полюсом, второй — южным полюсом. При этом алюминиевое кольцо
При взаимодействии двух параллельных друг другу проводников, если в первом случае электрический ток в них идет в одном направлении, а во втором случае — в противоположных направлениях, то в
При возрастании напряженности электрического поля направление вектора индукции возникающего магнитного поля образует __ винт с направлением вектора
При замыкании цепи, содержащей источник постоянной ЭДС, определенное значение силы тока устанавливается
При изменении магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром, в контуре появляется _________ индукции (ответ дать аббревиатурой)
При отключении источника в замкнутых контурах электрический ток прекращается
При убывании напряженности электрического поля направление вектора магнитной индукции образует ________ винт с направлением вектора
Происхождение магнитного поля постоянного магнита из ферромагнетика определяется
Процесс превращения звуковых колебаний воздуха в колебания электрического тока осуществляется при помощи
Работа вихревого электрического поля при перемещении единичного положительного заряда вдоль замкнутого неподвижного проводника численно равна _______ индукции в этом проводнике (ответ дать аббревиатурой)
С именем X. Эрстеда связано открытие следующего явления
С увеличением модуля вектора магнитной индукции поля ________ отклонение электронного луча в магнитном поле
Сила _______ действует на движущуюся заряженную частицу в магнитном поле
Сила _________ действует на проводник с током в магнитном поле
Сила Ампера достигает максимального значения, когда магнитная индукция __________ проводнику с током
Сила Ампера направлена горизонтально, при этом она перпендикулярна
Сила Ампера равна произведению вектора магнитной индукции на силу тока, длину участка проводника и на _____ угла между магнитной индукцией и участком проводника
Сила индукционного тока в проводящем контуре пропорциональна _________ изменения числа линий магнитной индукции, пронизывающих поверхность, ограниченную этим контуром
Сила индукционного тока пропорциональна ________ изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром
Сила Лоренца действует на заряженные частицы, которые
Сила Лоренца сообщает частице _______ ускорение
Сила Лоренца управляет движением
Силовой характеристикой магнитного поля является магнитная
Силы, с которыми проводники с током действуют друг на друга, называются
Температура _______ – предельная температура, выше которой исчезают ферромагнитные свойства магнитных материалов
Токи ________ – индукционные токи, которые достигают большой величины в массивных проводниках из-за того, что сопротивление проводников мало
Траектория частицы в магнитном поле-_________ при постоянной скорости частицы в однородном магнитное поле и скорости частицы, перпендикулярной вектору индукции магнитного поля
Три одинаковые катушки включены последовательно в электрическую цепь постоянного тока. Катушка 1- без сердечника, в катушке 2 — сердечник из кобальта, в катушке 3 — сердечник из трансформаторной стали. Магнитная проницаемость воздуха равна 1, кобальта — 175, трансформаторной стали — 8000. Индукция магнитного поля будет наименьшей в _________катушке(ах)
Устройство гальванометров, амперметров и вольтметров основано на _____ действии тока
Участок проводника длиной 20 см находится в магнитном поле индукцией 50 мТл. Сила электрического тока, идущего по проводнику, равна 5 А. Проводник расположен перпендикулярно линиям магнитной индукции. Если работа этой силы равна 0,005 Дж, то проводник совершит перемещение в направлении действия силы Ампера, равное _____ м
Ферромагнитные материалы используются для изготовления
Чем ______ скорость изменения магнитной индукции, тем меньше напряженность электрического поля
Чем _______ к источнику магнитного поля находится замкнутый контур, тем больше линий магнитной индукции пронизывают контур
Чем _________ температура при нагревании ферромагнетиков, тем их намагниченность меньше
Чем ___________ меняется число линий магнитной индукции, тем больше возникающий индукционный ток
Чем больше скорость изменения магнитной индукции, тем ______ напряженность электрического поля
Чем дальше от источника магнитного поля находится замкнутый контур, тем __ линий магнитной индукции пронизывают контур
Чем медленнее меняется число линий магнитной индукции, тем _______ возникающий индукционный ток
Чем ниже температура при нагревании ферромагнетиков, тем их намагниченность
ЭДС индукции в замкнутом контуре равна по модулю _______ изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром
ЭДС индукции в проводниках, движущихся в постоянном магнитном поле, возникает за счет действия на свободные заряды проводника силы
ЭДС индукции возникает в
ЭДС самоиндукции в катушке с индуктивностью 0,4 Гн при равномерном уменьшении силы тока с 15 до 10 А за 0,2 с, равна________ В
Электромагнит представляет собой медный провод, намотанный на стальной сердечник. При силе тока I в сердечнике электромагнит удерживает гирю массой т. Для увеличения массы удерживаемого груза следует, не меняя формы сердечника
Электромагнитная индукция возникает в момент
Электрон и протон влетают в однородное магнитное поле перпендикулярно вектору магнитной индукции на расстоянии L друг от друга со скоростями v и 2v. Отношение модуля силы, действующей на электрон со стороны магнитного поля, к модулю силы, действующей на протон, в этот момент времени равно
Энергия единицы объема магнитного поля пропорциональна _______ магнитной индукции
Энергия магнитного поля проводника с током _________ пропорциональна квадрату силы тока и индуктивности проводника
Энергия магнитного поля проводника с током зависит от
Явление возникновения электрического тока в проводящем контуре, находящемся в переменном магнитном поле, называется _________ индукцией
Явление электромагнитной индукции — это процесс порождения ________ полем электрического поля

Методическое пособие к лабораторной работе № 2, страница 2

Условились
при изобра-жении электрических по-лей с помощью линий напряжённости, число
силовых линий, проходящих через единичную поверхность, перпендикуляр-ную к
силовым линиям в данной точке поля, выбирать рав-ным напряжённости поля  Е
в данной точке (в этом состоит правило графического изображения полей с
помощью силовых линий)
.
При таком условии картина силовых линий
электрического поля позволяет наглядно судить как о направлении, так и о
величине напряжённости поля в каждой точке.

§3. Потенциал

электрического поля

Помимо напряжённости электрическое поле
характеризуется ещё одной важной физической величиной – потенциалом.

Рассмотрим
перемещение заряда  q в поле другого
точечного заряда  q0 из точки  1  в
точку  2 (см. РИС.3). Работа силы  F на элементарном перемещении  dl определяется соотношением

 

но                          зна-чит 
dA = Fdr . Подста-вим сюда вместо силы её
значение из закона Кулона, получим :

 

Для
вычисления работы перемещения заряда из точки  в точку 
по произвольному пути 1-2 проинтегрируем (6) в пределах
от  r1  до  r2, получим

 

Из выражения (7) следует, что работа перемещения
электри-ческого заряда не зависит от формы пути, по которому перемещается
заряд, а зависит только от начальной и конечной  точек. Если заряд  q , перемещаясь в электрическом поле, возвращается в исходную точку (r2 = r1), то работа перемещения
заряда по замкнутому пути в электростатическом поле равна нулю. Поля,
обладающие указанным свойством, называются потенциальными.

Найдём
отношение работы перемещения заряда к величине этого заряда :

Эта
величина не зависит от величины перемещаемого заряда и от пути, по которому он
перемещается, и поэтому служит характе-ристикой поля, созданного зарядом  q0
, и называется разностью потенциалов или электрическим
напряжением.

Разность потенциалов двух точек  1  и  2 
электрического поля измеряется работой, совершаемой полем при перемещении
единичного положительного заряда между этими точками.

Следует подчеркнуть, что разность потенциалов имеет
смысл характеристики поля потому, что работа перемещения заряда не зависит от
формы пути. Действительно, если бы работа переме-щения заряда зависела от пути,
то при перемещении одного и то-го же заряда между теми же самыми точками поля,
это отношение  A /q  не
являлось бы однозначной характеристикой этих точек поля.

Если выбрать какую-либо точку пространства в качестве
на-чальной точки (точки отсчёта), то любой точке можно сопоставить разность
потенциалов относительно этой начальной точки.

Для случая
поля точечного заряда наиболее простое матема-тическое выражение для потенциала
получается, если в качестве начальной выбрать любую точку, удалённую на
бесконечность. Тогда работа перемещения положительного заряда  qиз беско-нечности в данную
точку поля, созданного другим точечным за-рядом  q0 , будет равна

Отношение работы перемещения положительного заряда из
бесконечности в данную точку поля к величине этого заряда (работа по
перемещению единичного заряда) называется потенциалом данной точки поля :

 

Знак
минус в этом выражении означает, что в данном случае работа совершается
внешними силами против сил поля.

Очевидно,
что напряжение  U  между произвольными точка-ми  и  2 
электрического поля и потенциалы этих точек    связаны простым соотношением

Для поля точечного заряда

 

Потенциал любой точки поля, созданного положительным
за-рядом – положителен и убывает до нуля по мере удаления от за-ряда. Напротив
– потенциал поля, созданного отрицательным за-рядом, — отрицательная величина и
растёт до нуля по мере удале-ния от заряда.

Из
выражения для потенциала (12) следует, что потенциал любой точки сферической
поверхности  S  c центром
в точке расположения заряда одинаков (см. РИС.4). Такие поверхности называются поверхностями
равного потенциала
  или  эквипо-тенциальными поверхностями.  

Работу
перемещения заряда можно выразить через разность потенциалов

Отсюда
следует, что работа пере-мещения заряда по эквипотенци-альной поверхности равна
нулю. Это значит, что сила, действую-щая на заряд, а следовательно, и вектор
напряжённости поля  Е  направлены перпендикулярно
эк-випотенциальной поверхности.

Используя эквипотенциаль-ные поверхности, можно также
дать графическое изображение электрического поля.

Ответы на вопросы к §8

1. В чем главное отличие переменных электрических и магнитных полей от постоянных?

Ответы на вопросы к §8

Ответы на вопросы к §8

2. В чем заключается явление электромагнитной индукции?

Ответы на вопросы к §8

Ответы на вопросы к §8

3. Как должен двигаться замкнутый проводящий контур в однородном магнитном поле, не зависящем от времени: поступательно или вращательно, чтобы в нем возник индукционный ток?

Ответы на вопросы к §8

Ответы на вопросы к §8

физика-эл — Стр 6

file:///D:/юРА/физика(не проипать)/1.html

— False

— False

———————————————————

Тело скользит с постоянной скоростью по плоскости, расположенной под углом α к горизонту. Коэффициент трения между телом и плоскостью равен

cosα — False ctgα — False tgα — True sinα — False

———————————————————

Закон Ома для однородного участка цепи :

— True

— False

— False

— False

———————————————————

Значение градиента потенциала точечного заряда q0 в точке на расстоянии r от заряда равен

— False

— False

— True

Стр. 51 из 169

04.12.2010 12:18

file:///D:/юРА/физика(не проипать)/1.html

— False

———————————————————

Электрический заряд перемещается по замкнутому пути и возвращается в исходную точку… 1. …в электростатическом поле, 2. …в индукционном электрическом поле. В каком случае работа сил электрического поля обязательно равна нулю?

Только в 1 —

True

В 1 и 2 — False

Только во 2 —

False

Ни в 1, ни во 2 — False

———————————————————

Диэлектрик находится во внешнем электрическом поле с напряженностью Е0. Поле, действующее на отдельный диполь в сферической микрополости внутри твердого диэлектрика:

— False

 

 

 

— True

 

 

только усредненное

созданное всеми диполями кроме выделенного — False

 

только

— False

 

 

———————————————————

 

В замкнутых системах закон сохранения импульса выполняется

 

только, если система состоит из двух взаимодействующих тел — False

 

при любом числе элементов в системе и произвольном характере их взаимодействия —

True

при любом числе элементов в системе и любом виде сил взаимодействия между ними за

исключением сил трения

— False

 

только, если между ее элементами одновременно реализуется парное взаимодействие —

False

———————————————————

 

В электростатическом поле момент силы действующей на диполь равен

— False

— False

— True

— False

———————————————————

При движении частицы внутри однородного магнитного поля ее траектория

Окружность, винтовая линия, винтовая линия с изменяющимся шагом (при отсутствии других

Стр. 52 из 169

04.12.2010 12:18

file:///D:/юРА/физика(не проипать)/1.html

полей определяется зависимостью вектора скорости частицы от времени) — False Только окружность — False

Всегда винтовая линия — False Окружность или винтовая линия — True

———————————————————

Сплошной цилиндр и шар скатываются по наклонной плоскости с одной и той же высоты. Соотношение квадратов скоростей центров масс цилиндра и шара равны:

(момент инерции шара )

— True

— False

— False

— False

———————————————————

В преобразованиях Галилея инвариантными являются:

массы тел, но не ускорения —

False

 

только нормальное ускорение

— False

 

только полное ускорение, а не каждая ее компонента

— False

как полное ускорение, так и любые его компоненты —

True

———————————————————

 

Тело, начавшее двигаться равноускоренно из состояния покоя, за первую секунду своего движения проходит путь s. Путь тела за шестую секунду равен:

11s

— True

6s —

False

36s —

False

5s —

False

———————————————————

Центр масс системы двух материальных точек находится на линии, соединяющей эти точки, причем…

Стр. 53 из 169

04.12.2010 12:18

file:///D:/юРА/физика(не проипать)/1.html

— False

— False

— True

— False

———————————————————

Замкнутый виток проволоки падает через область однородного магнитного поля так, что его плоскость все время перпендикулярна линиям индукции магнитного поля. Как меняется ЭДС индукции в проволочном витке, когда плоскость витка при падении целиком находится в магнитном поле?

Нарастает, а затем убывает — False Нарастает — False

Все время равна 0 — True

———————————————————

Если — вектор элементарного перемещения, а — угол между касательными прямыми,

проведенными к траектории в точках начала и конца , то радиус R кривизны траектории

 

— False

 

 

равен

только если начало координат совпадает с центром кривизны

— False

по приведенным данным определить нельзя, так как угол

не связан с R —

False

— True

———————————————————

Тело брошено под углом к горизонту. На движение тела влияет сила сопротивления воздуха. Соотношение между временем подъема tп и спуска tc:

tп < tc —

True

tп > tc — False

tп = tc —

False

Зависит от угла бросания — False

———————————————————

Плоский конденсатор заполнен наполовину диэлектриком с диэлектрической проницаемостью ε=2. Работа по перемещению заряда +q0 по линии ВС равна -0,75 Дж. Работа по перемещению

Стр. 54 из 169

04.12.2010 12:18

file:///D:/юРА/физика(не проипать)/1.html

того же заряда по незамкнутой линии CDFB равна

1,5 Дж —

False

-0,75 Дж

— False

0,75 Дж —

True

0 — False

 

———————————————————

На рисунках представлен элементарный цилиндрический объем однородного проводника ,по которому протекает постоянный ток I. Указаны направления тока I, напряженности

электростатического поля и направление скорости упорядоченного движения электронов . Выберите правильный рисунок

— True

— False

— False

— False

———————————————————

Самопроизвольное спонтанное намагничивание является характерной чертой…

Пара- и ферромагнетиков — False … только ферромагнетиков — True

Стр. 55 из 169

04.12.2010 12:18

file:///D:/юРА/физика(не проипать)/1.html

…только диамагнетиков —

False

…только парамагнетиков —

False

———————————————————

На любой электрический заряд в электромагнитном поле с напряженностью и магнитной индукцией действует сила Лоренца, равная в системе СИ: где скорость движения заряда.

— False

— True

— False

— False

———————————————————

График зависимости -компоненты магнитной индукции в вакууме, создаваемый током, текущим вдоль «бесконечной» плоскости с линейной плотностью тока (рис.) имеет вид

— False

— False

— True

— False

———————————————————

В каком случае вокруг движущегося электрона возникает магнитное поле? 1. Электрон движется равномерно и прямолинейно. 2. Электрон равномерно движется по окружности. 3. Электрон движется равноускоренно прямолинейно.

Только 1 — False

Во всех трех случаях — True

Стр. 56 из 169

04.12.2010 12:18

file:///D:/юРА/физика(не проипать)/1.html

Только 2 — False 1 и 3 — False

———————————————————

Диэлектрическая восприимчивость неполярных диэлектриков с увеличением температуры

нельзя дать однозначный ответ — False

не меняется —

True

уменьшается —

False

растёт — False

———————————————————

Автомобиль движется по выпуклому мосту, имеющему радиус кривизны R = 100м. Наименьшая скорость, с которой должен двигаться автомобиль, чтобы не оказывать давление в верхней точке моста, равна:

114км/ч

— True

15,8м/с —

False

57км/ч —

False

23,7м/с —

False

———————————————————

Формула, определяющая имеет вид

— False

— True

— False

— False

———————————————————

На рисунке представлены графики зависимости от времени модулей скорости трех тел. Верное соотношение пройденных телами путей за 2 с :

s1 < s2 > s3 — False

s1 < s2 < s3 — False

s1 = s2 = s3 — False

s1 > s2 > s3 — True

Стр. 57 из 169

04.12.2010 12:18

file:///D:/юРА/физика(не проипать)/1.html

———————————————————

В электростатическом поле перемещается заряд по контуру 1-2-3-4, имеющему форму квадрата со стороной а. Работа по перемещению заряда от вершины 1 до вершины 2 равна 0,02 Дж. Работа по перемещению того же заряда по контуру 2-3-4-1 равна ________________

0.02 Дж —

False

0.06 Дж —

False

-0.02 Дж —

True

0 — False

 

———————————————————

При движении частицы по круговой орбите в поле центральной силы отношение потенциальной энергии к кинетической энергии равно ….

1 —

False

2 —

False

-2 —

True

-1 —

False

———————————————————

Потенциальная энергия частицы зависит от координаты по закону, указанному на графике. Для указания точек потенциальная сила, действующая на частицу, максимальна по модулю в точке:

A —

False

D —

True

B —

False

C —

False

———————————————————

Диамагнитный эффект имеет место

Если в отсутствии внешнего поля полный магнитный момент вещества равен нулю. — False В материальных средах атомы которых обладают некомпенсированным электронным спином. — False

Только в веществах, структурные частицы которых не имеют собственных магнитных моментов. — False

В любом веществе. — True

———————————————————

Стр. 58 из 169

04.12.2010 12:18

file:///D:/юРА/физика(не проипать)/1.html

На сплошной цилиндр намотана нить, которая закреплена на потолке. Ускорение цилиндра в момент, когда размотанная часть нити во много раз превышает радиус цилиндра, равно:

— False

— True

— False

— False

———————————————————

Параллельно пластинам плоского конденсатора емкостью С0 вводится металлическая пластина толщиной d/2 (d – расстояние между пластинами). Емкость конденсатора С становится равной:

— False

— False

— False

— True

———————————————————

Опыт показывает, что поток вектора через любую замкнутую поверхность всегда равен нулю. Физическая причина этого обстоятельства

В природе не обнаружено магнитных зарядов, все наблюдаемые магнитные поля возникают в результате протекания некоторых электрических токов. — True

Магнитное взаимодействие является дополнительным к электрическому для движущихся электрических зарядов. — False

силовые линии магнитного поля – всегда окружности. — False

Работа магнитной составляющей силы Лоренца, действующей на электрические заряды всегда равна нулю. — False

———————————————————

На рисунке представлен график зависимости координаты тела от времени. Проекция равнодействующей силы на ось х была отлична от нуля в промежуток времени

Стр. 59 из 169

04.12.2010 12:18

 

file:///D:/юРА/физика(не проипать)/1.html

1с – 2с и 3с – 4с —

False

2с – 3с — True

 

0с – 1с, 2с – 3с и 4с – 5с — False

0с – 1с и 2с – 3с —

False

———————————————————

Момент силы относительно неподвижной оси абсолютно твердого тела, изменяется со временем по закону Mz = (At + B) (H·м), где A = const > 0 и B = const > 0. Момент импульса относительно оси изменяется по закону:

Lz = A — False

 

 

Lz = (At2/2 + Bt)

— True

Lz = (2At + B) —

False

 

Lz = (At3/6 + Bt2/2) —

False

———————————————————

Циркуляция вектора напряженности в электростатическом поле равна

нулю в любом случае

— True

(φ1 – φ2), где φ1

и φ2 – потенциалы в точках с координатами r1≠r2 — False

нулю, если вектор Е перпендикулярен вектору dl в любой точке контура L — False сумме зарядов, охватываемых контуром — False

———————————————————

Протон и α-частица влетают в однородное магнитное Поле перпендикулярно вектору магнитной индукции на некотором расстоянии друг от друга с одинаковой скоростью v. Отношение модулей сил, действующих на них со стороны магнитного поля в этот момент равно:

1:2 —

True

2:1 —

False

1:1 —

False

4:1 —

False

———————————————————

Два тела движутся навстречу друг другу. Закон сохранения импульса при абсолютно неупругом ударе в механике Ньютона имеет вид:

— True

— False

— False

— False

———————————————————

Проводящее тело(рис.) имеет на поверхности заряд q.Максимальная доля электрического заряда и максимальная плотность заряда, соответственно, находятся на участках поверхности и в точках

Стр. 60 из 169

04.12.2010 12:18

Электрический заряд и электрическое поле: пример проблем с решениями

Электрический заряд и электрическое поле: пример проблем с решениями

1. СТАТИЧЕСКОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И ЗАРЯД: СОХРАНЕНИЕ ЗАРЯДА

Обычное статическое электричество включает в себя заряды от нанокулонов до микрокулон.

а. Сколько электронов необходимо для образования заряда –2,00 нКл?

Решение

Все заряженные объекты в природе несут заряды, которые являются целыми кратными базовой величине

заряда, qe, любого заряда Q: Q = n qe

∣ qe ∣ = 1.60 × 10−19 C.

б. Сколько электронов необходимо удалить с нейтрального объекта, чтобы получить чистый заряд 0.

мкКл?

2. ЗАКОН КУЛОНА

Три заряда лежат вдоль оси x, как показано: q 1 = 6 мкКл, q 2 = -2 мкКл. Определите величину

и направление чистой силы на q 3 = 1,5 мкКл.

Решение

На q 3 действуют две кулоновские силы:

 F 1 — сила, действующая на q 3 из-за q 1.

 F 2 — сила, действующая на q 3 из-за q 2.

Мы можем найти чистую силу, векторно сложив эти две силы.

Сначала нам нужно нарисовать диаграмму свободного тела для q 3: мы нарисуем две силы (вектора), действующие

на эту заряженную частицу. F 1 направлен вправо, потому что q 1 и q 3 отталкиваются друг от друга, а F 2

также направлено вправо, потому что q 3 и q 2 притягиваются друг к другу.

Мы определим величину каждой силы, учитывая абсолютные значения зарядов.

Затем мы векторно сложим две силы, учитывая их направление.

q

1

= 6 мкКл

1 м

F

2

q

3

= 1,5 мкКл q 2 = -2 мкКл

2 м

F

1

2
1 2

r

q q
Fk

 

  

 

 

  

 

F F ​​F 0,081 N 0,007N F 0,088N
F 0,00675N 0,007N

м

2 10 C 1,5 10 C

F 9 10 Н м / C
r

q q
F k

F 0.081N

м 1

6 10 C 1,5 10 C

F 9 10 Н · м / C
r

q q
F k

нетто 1 2 нетто

2 2
6 6
9 2 2
2 2
2
2 3
2
2 1
6 6
9 2 2
2 1
1
1 3
1
    
 
 
   
 
   
 
 

N 1.25 10 электронов

1.60 10 C

2.00 10 C

N

q

Q

N

10

19

9

e

 

 

N 3,13 10 электронов
1,60 10 С

0,500 10 C
N
12
19
6
 
 
 

3.ДОБАВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ

Стратегия решения проблем: электрические поля из-за точечных сборов

a. Электрическое поле зависит от положения: выберите точку, в которой вы хотите определить поле

.

г. Нарисуйте диаграмму: нарисуйте вектор электрического поля в этой точке из-за каждого заряда. Направление

задается направлением силы на положительный испытательный заряд.

г. Используйте уравнение, чтобы найти величину электрического поля в этой конкретной точке из-за

отдельных зарядов

d.Принцип суперпозиции применяется, если присутствует более одного заряда

Пример 1:

Найдите электрическое поле в точке P, расположенной на полпути между зарядами, когда оба заряда

положительны, как показано.

Решение

Каждый точечный заряд создает собственное электрическое поле в

этой конкретной точке, поэтому в точке P действуют два вектора электрического поля

:

 E 1 — электрическое поле в поле P из-за q 1.

 E 2 — электрическое поле в поле P из-за q 2.

Мы можем найти чистое поле, векторно сложив эти два вектора.

Поскольку два вектора электрического поля равны по величине и противоположны по направлению, они компенсируют

друг друга, так что результирующее поле в точке P равно нулю.

Примечание:

Электрическое поле существует в области пространства вокруг заряженного объекта, если в этом месте есть другой заряженный объект

или нет.

2 м

q

2

q 1 = +2.5 мкКл = +2,5 мкКл

E

2

E 1

1 м

P

E

r

г
q q r r 1m E E k
r

г
E k net
2 1 2 1 2 1 2 2

       0

Пример 3:

Три точечных заряда расположены в углах равностороннего треугольника, как показано.

а. Вычислите электрическое поле в точке P, расположенной посередине между двумя зарядами на оси x

.

г. Если заряд 1 нКл помещен в P, определите силу (направление и величину), действующую на

эту частицу?

Решение

а.Вычислите электрическое поле в точке P, расположенной посередине между двумя зарядами на оси x

.

Каждый точечный заряд создает собственное электрическое поле в точке P, поэтому в точке P действуют 3 вектора электрического поля

:

 E 1 — электрическое поле в точке P из-за q 1, направленное в сторону от этой точки. положительный заряд.

 E 2 — электрическое поле в P, обусловленное q 2, также вдали от q 2.

 E 3 — электрическое поле в P, обусловленное q 3, направленное на этот отрицательный заряд

.

o Нарисуйте диаграмму:

o Используйте уравнение, чтобы найти величину электрического поля в этой конкретной точке

, обусловленную отдельными зарядами

o Примените принцип суперпозиции: сложите три вектора. Обратите внимание, что E 2 и E 3 оба находятся в положительном направлении x

, а E 1 — в отрицательном направлении y.

г. Если заряд 1 нКл помещен в точку P, определите силу

(направление и величину), действующую на эту частицу?

q

1

=

q

2

= q

3

=

E

2

E

1

E

2

 

θ 355.

θ 4,4 θ 360 4.
1869 N / C

— 144 Н / З

θ загар
E E

E

θ загар

Найдите направление:

EEEEE 1.88 10 N / C
0
1-0 0 0
2 3
1-1
2 3
1
2
2 3
   
    

q

1

=

q

2

= q

3

E =

y

E

8 x 900 E

θ

  

0
9-3 6-

Видное направление как: E θ 355.

E q F F 1.00 10 C 1.88 10 N / C F 1.88 10 N
q

F
E
      

 

 

 

E 144 N / C

0,433 м

3 10 C

E 9 10 Н м / C

r 0,5 м sin 60 0,433 м

r Расстояние от q до точки P.
r

г
E k

2 1
9-
9 2 2
1
0
1
2 1 1
1
1
1
  
 
 

 

 

 

E 719 N / C

0.250м

5 10 C

r 0,250 м E 9 10 Н м / C
r

г
E k

E 1150 Н / З

0,250 м

8 10 C

r 0,250 м E 9 10 Н м / C
r

г
E k

2 3
9-
9 2 2
2 3 3
3
2
3
2 2
9 2 2
2 2 2
2
2
2
    
    

.

Рабочая сила электростатического поля при перемещении заряда. Потенциальный характер полевых сил. Циркуляция вектора напряжения. Потенциал. Связь между силой и потенциалом. Градиент потенциала. Эквипотенциальная поверхность. Расчет разности потенциалов плоскости, двух плоскостей, цилиндров, сфер, шара.

§ 7 Работа напряженность электростатического поля при движущемся заряде.

Потенциал характер сил поля.

Обращение интенсивность

Рассмотрим электростатическое поле, создаваемое зарядом q . Дайте ему переместить пробный заряд q 0 . В любой точке поля на заряде q 0 а силе


где -force module, — единичный вектор радиус-вектора, который определяет положение заряда q 0 относительно заряда q .Поскольку сила меняется от точки к точке, рабочую силу электростатического поля можно записать как переменную рабочую силу:

Поскольку рассматриваемый перенос заряда из точки 1 в точку 2 по произвольной траектории, можно сделать вывод, что работа по перемещению точечного заряда в электрическом поле не зависит от формы пути, а определяется только начальной и конечные позиции заряда.Это указывает на то, что электростатическое поле является потенциальным, а сила кулоновского — консервативной силой. Работа по перемещению заряда в поле по замкнутой траектории всегда равна нулю.

— проекция на направление контура ℓ.

Принимаем во внимание, что работа по замкнутому пути равна нулю

-циркуляция интенсивности.

Циркуляция электростатического поля по произвольному замкнутому пути всегда равна нулю.

§ 7 Потенциал.

Связь между интенсивностью и потенциалом.

Градиент потенциала

Эквипотенциальные поверхности

Поскольку электростатическое поле — это потенциальная работа по перемещению заряда в таком поле, его можно представить как разность потенциальной энергии заряда в начальной и конечной точках пути.(Работа равна уменьшению потенциальной энергии, или изменению потенциальной энергии принимают со знаком минус.)

Константа определяется из условия, что при удалении заряда q 0 до бесконечности потенциальная энергия должна быть равна нулю.

.

Различные испытательные заряды q 0i , помещенные в заданную точку поля, будут иметь в этой точке различные потенциальные энергии:

Отношение Вт pot i к значению испытательного заряда q 0i , помещенного в заданную точку поля, является постоянным для данной точки поля для всех тестовых зарядов.Это соотношение называется потенциалом.
Потенциал — энергетическая характеристика электрического поля. Потенциал численно равен потенциальной энергии, которая имеет в данной точке поля единицу положительного заряда.

.

Потенциал измеряется в вольтах


Эквипотенциальная поверхность — это поверхность с равным потенциалом ( φ = const).Работа по перемещению заряда по эквипотенциальной поверхности равна нулю.

Связь между интенсивностью и потенциалом φ может быть найдена, исходя из того факта, что работа по перемещению заряда q в элементарном сегменте d может быть записана как

С другой стороны

— градиент потенциала.

Напряженность поля равна градиенту потенциала, отрицательному.


Градиент потенциала показывает, как изменяется производительность на единицу длины. Градиент перпендикулярен функции и направлен в сторону увеличения функции. Следовательно, вектор интенсивности перпендикулярен эквипотенциальной поверхности и направлен в сторону уменьшения потенциала.

Рассмотрим поле, создаваемое системой N точечные заряды q 1 , q 2 ,… q N .Расстояние от заряда до заданной точки поля составляет r 1 , r 2 ,… r N . Работа, проделанная этим полем над зарядом q 0 , будет равна алгебраической сумме рабочей силы каждого заряда в отдельности.

где

Потенциальное поле, создаваемое системой зарядов, определяется как алгебраическая сумма потенциалов, создаваемых в одной и той же точке каждым зарядом отдельно.

§ 9 разностных потенциалов плоскости, двух плоскостей, сфер, шара, цилиндра

Используя соотношение между φ и определите разность потенциалов между двумя произвольными точками



  1. Разность потенциалов поля однородно заряженной бесконечной плоскости с поверхностной плотностью заряда σ.

2. Разность потенциалов поля двух бесконечных параллельных плоскостей с противоположно заряженной поверхностной плотностью заряда σ.

Если 1 = 0; 2 = d , то или

3. Разность потенциалов поля однородно заряженной сферической поверхности радиуса R.


Если r 1 = r , r 2 → ∞, потенциал вне сфер

Внутри сферической поверхности потенциал везде и равен

4.Разность потенциалов объема поля заряженной сферы радиусом R и полным зарядом Q .


За пределами шара r 1 , r 2 > R ,

Внутри мяча

5. Разность потенциалов поля равномерно заряженного цилиндра (или бесконечно длинной нити).

r > R :

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *