Задачи (стр. 4 )

Через лампу, подключенную к источнику тока с ЭДС 8 В и внутренним сопротивлением 1 Ом протекает ток 2 А. Зависимость тока от приложенного к лампе напряжения показана на графике …3

Два заряда и движутся параллельно в одну сторону на расстоянии r друг от друга, как показано на рисунке:

Магнитная составляющая силы, действующей на второй заряд со стороны первого заряда, имеет направление …4

Решение:
Индукция магнитного поля свободно движущегося заряда равна , где заряд частицы, скорость частицы, радиус-вектор, характеризующий положение заряда относительно заряда . Используя определение векторного произведения, находим, что вектор в месте нахождения заряда направлен «от нас». Сила Лоренца по правилу левой руки имеет направление 4.

Однозарядные ионы, имеющие одинаковые скорости, влетают в однородное магнитное поле. Их траектории приведены на рисунке:

Наименьшую массу имеет ион, движущийся по траектории …1

Решение:
На заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле, действует сила Лоренца. В данном случае траектории заряженных частиц – дуги окружностей с различающимися радиусами. Поскольку радиус окружности прямо пропорционален массе частицы, , то из рисунка следует, что . Наименьшую массу имеет ион, движущийся по траектории 1.

На рисунке изображен вектор скорости движущегося электрона:

Вектор магнитной индукции поля, создаваемого электроном при движении, в точке С направлен …от нас

На рисунках представлены графики зависимости напряженности поля для различных распределений заряда:


График зависимости для шара радиуса R, равномерно заряженного по объему, показан на рисунке … 1

Решение:
Напряженность поля шара, равномерно заряженного по объему, внутри шара (при ) растет линейно с расстоянием r от его центра, а вне шара (при ) убывает с расстоянием r по такому же закону, как для точечного заряда. Таким образом, график зависимости для шара радиуса R, равномерно заряженного по объему, показан на рисунке 1.

Явление гистерезиса, то есть запаздывания изменения поляризованности от изменения напряженности внешнего электрического поля, имеет место в … сегнетоэлектриках
Решение:
Для сегнетоэлектриков характерно явление диэлектрического гистерезиса, состоящее в различии значений поляризованности сегнетоэлектрического образца при одной и той же напряженности электрического поля в зависимости от значения предварительной поляризованности этого образца. При уменьшении напряженности внешнего электрического поля до нуля наблюдается остаточная поляризованность. Явление гистерезиса объясняется доменной структурой сегнетоэлектрика.

Напряжение на концах медного провода диаметром d и длиной l равно . При увеличении напряжения в 4 раза удельная тепловая мощность тока … увеличится в 16 раз

Решение:
Согласно закону Джоуля – Ленца в дифференциальной форме, , где удельная тепловая мощность тока, удельное сопротивление, напряженность электрического поля в проводнике. Поскольку , напряженность поля также увеличится в 4 раза, следовательно, удельная тепловая мощность тока увеличится в 16 раз.

Напряжение на концах медного провода диаметром d и длиной l равно . Если взять медный провод диаметром d, но длиной 2l и увеличить напряжение в 4 раза, то среднее время дрейфа электронов от одного конца проводника до другого …не изменится
Решение:
Время, которое требуется в среднем для того, чтобы электроны продрейфовали на расстояние l, определяется соотношением , где – средняя скорость упорядоченного движения (дрейфа) электронов. Формула, связывающая силу тока со средней скоростью упорядоченного движения носителей тока, имеет вид , где q0 – заряд носителей, в данном случае – электронов, n – их концентрация, S – площадь поперечного сечения проводника. С учетом закона Ома для участка цепи и формулы для сопротивления проводника получаем выражение для средней скорости направленного движения электронов , из которого следует, что не зависит от диаметра провода. Тогда время дрейфа . Таким образом, если взять медный провод диаметром d, но длиной 2l и увеличить напряжение в 4 раза, то среднее время дрейфа электронов от одного конца проводника до другого не изменится.

Неверным для ферромагнетиков является утверждение … Магнитная проницаемость ферромагнетика – постоянная величина, характеризующая его магнитные свойства

Решение:
Ферромагнетиками называются твердые вещества, которые могут обладать самопроизвольной (спонтанной) намагниченностью, которая сильно изменяется под влиянием внешних воздействий – магнитного поля, деформации, изменения температуры. Характерной особенностью ферромагнетиков является сложная нелинейная зависимость или . Ввиду нелинейной зависимости для ферромагнетиков нельзя ввести магнитную проницаемость как определенную постоянную величину, характеризующую магнитные свойства данного ферромагнетика. Однако, как и для других магнитных материалов , но при этом является функцией напряженности магнитного поля Н. Максимальное значение магнитной проницаемости для ферромагнетиков может достигать очень больших значений, например для чистого железа . У ферромагнетиков наблюдается явление магнитного гистерезиса – неоднозначной зависимости магнитной индукции и намагниченности от напряженности внешнего магнитного поля. Для каждого ферромагнетика существует точка Кюри – температура, при которой ферромагнетик теряет свои ферромагнитные свойства. Таким образом, неверным является утверждение «Магнитная проницаемость ферромагнетика – постоянная величина, характеризующая его магнитные свойства».