Методические указания к решению задач и выполнению контрольной работы № 2 по физике для студентов всех технических направлений подготовки заочной сокращённой формы обучения (стр. 1 )

ФГБОУ ВПО ”Воронежский государственный технический университет”

Кафедра физики

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к решению задач и выполнению контрольной работы № 2 по физике для студентов всех технических направлений подготовки заочной сокращённой формы обучения

Воронеж 2012

Cоставители: канд. физ.–мат. наук , канд. техн. наук , канд. физ.-мат. наук , канд. физ.-мат. наук

УДК 531 (07)

Методические указания к решению задач и выполнению контрольной работы № 2 по физике для студентов всех технических направлений подготовки заочной сокращённой формы обучения/ ФГБОУ ВПО “Воронежcкий государствен - ный технический университет”; сост. , , . Воронеж, 2012. 62 с.

Методические указания содержат основные формулы, примеры решения задач, таблицы вариантов контрольных заданий по разделам: электростатика, постоянный электри - ческий ток, электромагнетизм, колебания и волны.

Предназначены для студентов второго курса.

Методические указания подготовлены в электронном виде в текстовом редакторе MS Word 2003 и содержатся в файле Физика ЗО. КР №2.docx.

Табл. 4. Ил. 33. Библиогр.: 8 назв.

Рецензент д-р физ.-мат. наук, проф.

Ответственный за выпуск зав. кафедрой канд. физ.-мат. наук, проф.

© ФГБОУ ВПО “Воронежский

государственный технический

университет”, 2012

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ И ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ ПО ФИЗИКЕ ДЛЯ СТУДЕНТОВ ЗАОЧНОЙ СОКРАЩЁННОЙ ФОРМЫ ОБУЧЕНИЯ

1.  Контрольные работы необходимо выполнять чернилами в школьной тетради, на обложке которой привести сведения по следующему образцу:

Контрольная работа №2

по физике студента ФВЗО, группы РК-031

Шифр251021

2. Номера задач, которые студент должен включить в свою контрольную работу, определяются по таблице вариантов в соответствии с последним номером зачётной книжки (шифром).

3. Условия задач в контрольной работе надо переписывать полностью без сокращений.

4. Решение задач следует сопровождать краткими, но исчерпывающими пояснениями. В тех случаях, когда это возможно, даётся чертёж.

5. Решать задачу надо в общем виде, т. е. выразить искомую величину в буквенных обозначениях величин, заданных в условиях задачи.

6. Все вычисления следует проводить в единицах СИ с соблюдением правил приближённых вычислений.

7. Если контрольная работа при рецензировании не зачтена, студент обязан представить её на повторную рецензию, включив в неё те задачи, решение которых оказалось неверным.

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 2

1. ЭЛЕКТРОСТАТИКА

1.1.  Основные законы и формулы

1. Напряженность и потенциал поля точечного заряда

2. Принцип суперпозиции электростатических полей

3.Линейная, поверхностная и объемная плотность зарядов

4. Теорема Гаусса для электростатического поля в вакууме

где å qi – алгебраическая сумма зарядов, охватываемых поверхностью.

5. Связь между напряженностью и потенциалом электро - статического поля

6. Циркуляция вектора напряженности

7. Работа сил электростатического поля

или

8. Поляризованность диэлектрика

где – дипольный момент i-ой молекулы; – объем диэлектрика.

Связь между поляризованностью диэлектрика и напряжен - ностью электростатического поля

где – диэлектрическая восприимчивость вещества.

9. Вектор электрического смещения

,

где e = 1 + c - диэлектрическая проницаемость вещества.

10. Теорема Гаусса для электростатического поля в диэлектрике

где – алгебраическая сумма сторонних электрических зарядов, заключенных внутри замкнутой поверхности.

11. Условия на границе раздела двух диэлектриков

12. Поле в однородном диэлектрике

где и - напряженность и электрическое смещение внешнего поля.

13. Напряженность электрического поля у поверхности проводника

где – поверхностная плотность зарядов.

14. Электроемкость уединенного проводника и конденсатора

15. Ёмкость плоского конденсатора

где S – площадь каждой пластины; d – расстояние между пластинами.

16. Емкость цилиндрического конденсатора

где l - длина обкладок конденсатора; r1 и r2 - радиусы коаксиальных цилиндров.

17. Емкость сферического конденсатора

где r1 и r2 - радиусы концентрических сфер.

18. Емкость системы конденсаторов при последова - тельном и параллельном соединении

19. Энергия взаимодействия системы точечных зарядов

где ji - потенциал, создаваемый в той точке, где находится заряд qi , всеми зарядами, кроме i – го.

20. Энергия системы с непрерывно распределенным зарядом

21. Энергия заряженного конденсатора

W = CU2 / 2 = qU / 2 = q2 / 2C.

22. Объемная плотность энергии электростатического поля

1.2. Примеры решения задач

Пример 1. Два точечных электрических заряда Q1 = =1нКл и Q2 = - 2нКл находятся в воздухе на расстоянии d =10 см друг от друга. Определить напряжённость Е и потенциал φ поля, создаваемого этими зарядами в точке А, удалённой от заряда Q1 на расстоянии r1= 9 см и от заряда Q2 на r2= 7 см.

Решение

Согласно принципу суперпозиции электрических полей, каждый заряд создаёт поле независимо от присутствия в пространстве других зарядов. Напряжённость электро- статического поля в искомой точке может быть найдена как геометрическая сумма напряжённостей и полей, создаваемых каждым зарядом в отдельности: .

Напряжённости электростатического поля, создаваемого в воздухе (ε = 1) зарядами Q1 и Q2,

(1), (2).

.

Q1

Вектор направлен по силовой линии от заряда Q1, так как этот заряд положителен, вектор направлен также по

силовой линии, но к заряду Q2, так как этот заряд отрицателен.

Модуль вектора найдём по теореме косинусов:

, (3)

где α – угол между векторами и , который может быть найден из треугольника со сторонами r1, r2 и d