Закон Джоуля—Ленца: Количество теплоты Q, выделяемой током I за время t на участке цепи сопротивлением R, равно

При прохождении электрического тока по проводнику количество теплоты, выделяющейся в проводнике, прямо пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника и времени прохождения тока.

Плотность тока – характеристика распределения тока в проводнике

ЭДС -Это физическая величина, равная отношению работы, совершенной сторонни­ми силами при перемещении электрического заряда по замкнутой цепи, к этому заряду.

Закон Ома для полной цепи: Сила тока в цепи постоянного тока прямо пропорциональна ЭДС источника тока и обратно пропорциональна полному сопротивлению электрической цепи.

Практическое занятие № 12

Наименование занятия:Магнитное поле.

Цель занятия:применение теоретических знаний для решения задач.

Подготовка к занятию:лекция № 13. Касьянов В.А. Физика-11 § 10-19.

В-1

Задание на занятие:

1. Сформулировать задачу для каждого из приведенных случаев и решить её.

2. Прямой проводник длиной 15 см помещен в однородное магнитное поле с индукцией 0,4 Тл, направленной перпендикулярно направлению тока. Сила тока, протекающего по проводнику, равна 6 А. Найдите силу, действующую на проводник.

3. В однородном магнитном поле, индукция которого равна 2 Тл, движется электрон со скоростью 100000 м\с перпендикулярно линиям магнитной индукции. Вычислите силу, действующую на электрон.

4. Ион, несущий один элементарный заряд, движется в однородном магнитном поле с индукцией В=0,023 Тл по окружности радиусом R=12 см. Определите импульс иона.

5. В однородном магнитном поле находится плоский виток площадью S=10 , расположенный перпендикулярно силовым линиям. Сопротивление витка 1 Ом. Какой ток течет по витку, если поле будет убывать с постоянной скоростью .

6. Протон, прошедший ускоряющую разность потенциалов 750 В, влетел в однородное магнитное поле с индукцией B=0,5 Тл и начал двигаться по окружности. Вычислить ее радиус R.

7. Кольцо из проволоки диаметром 1м лежит на столе. Однородное магнитное поле с индукцией В=0,5 Тл, направленное перпендикулярно плоскости кольца, равномерно убывает до нуля за с. Какую работу совершит за это время вихревое электрическое поле в кольце, если его сопротивление R=0,5 Ом.

В-2

Задание на занятие:

1. Сформулировать задачу для каждого из приведенных случаев и решить её.

2. Проводник длиной 20 см расположен горизонтально. Какова сила тока в проводнике, если магнитное поле с индукцией 0,2 Тл, направленной под углом 30⁰ к горизонту, действует на проводник с силой 10 мН?

3. Электрон движется в вакууме в однородном магнитном поле с индукцией 5 мТл. Радиус окружности, по которой он движется, равен 1см. Определите модуль скорости движения электрона, если она направлена перпендикулярно к линиям индукции.

4. Сила тока в горизонтально расположенном проводнике длиной 40 см и массой 8 г равна 20 А. Найти индукцию (модуль и направление) магнитного поля, в которое нужно поместить проводник, чтобы сила тяжести уравновесилась силой Ампера.

5. Заряженная частица с энергией 1,6 · В движется в однородном магнитном поле по окружности радиусом R=1 мм. Найти силу F, действующую на частицу со стороны поля.

6. Определите частоту вращения электрона по круговой орбите в магнитном поле, если известно, что индукция равна 0,8 Тл.

7. В проводнике с длиной активной части 7 см сила тока равна 70 А. Он находится в однородном магнитном поле индукцией 28 мТл. Какую работу совершил источник тока, если проводник переместился на 11 см перпендикулярно линиям индукции?

Содержание отчёта:

1. Записать наименование и цель занятия.

2. Ответить на контрольные вопросы и получить допуск к работе.

3. Выполнить задания.

Контрольные вопросы:

1. Дайте определение и запишите формулу для вычисления силы Ампера.

2. Дайте определение и запишите формулу для вычисления силы Лоренца.

3. Запишите правило «левой руки».

4. Расскажите о движении заряженных частиц в магнитном поле.

5. Что такое «соленоид»?

ПРИЛОЖЕНИЕ

Магнитное поле-это непрерывное поле в пространстве, которое совершает силовое воздействие на движущиеся заряженные частицы.

Сила Ампера- Сила, действующая на проводник с током в магнитном поле.

Закон Ампера:

Сила действия однородного маг­нитного поля на проводник с током прямо пропорциональна силе тока, длине проводника, модулю вектора индукции магнитного поля, синусу угла между вектором индукции магнитного поля и проводником.

Направление силы Ампера (правило левой руки):

Если левую руку расположить так, чтобы перпендикулярная составляющая вектора В входила в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по направлению тока, то отогнутый на 90° большой палец покажет направление силы, действующей на проводник с током.

Сила Лоренца-сила, действующая на заряженную движущуюся частицу в магнитном поле.

Направление силы Лоренца (правило левой руки):

Если левую руку расположить так, чтобы перпендикулярная составляющая вектора В входила в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по направлению скорости, то отогнутый на 90° большой палец покажет направление силы, действующей на заряженную частицу.

Правило левой руки сформулировано для положительной частицы. Сила, действующая на отрицательный заряд будет направлена в противоположную сторону по сравнению с положительным.

Если вектор скорости частицы перпендикулярен векторумагнитной индукции, то частица описывает траекторию в виде окружности. При этом,

· Радиус окружности

· Период обращения

Практическое занятие № 13

Наименование занятия:Электромагнитная индукция.

Цель занятия: применение теоретических знаний для решения задач.

Подготовка: лекция № 14. Касьянов В.А. Физика-11 § 20-27.

В-1

Задание на занятие:

1. Короткозамкнутую катушку охватывает проволочный виток (см. рис.). Определите направление индукционного тока в катушке: а) при замыкании ключа; б) при размыкании ключа.

2. За какой промежуток времени магнитный поток изменяется на 0.004 Вб, если в контуре возбуждается ЭДС индукции 16В?

3. Соленоид содержит 100 витков проволоки. Найти ЭДС индукции, если в этом соленоиду за 5 мс магнитный поток равномерно изменяется от 3 мВб до 1.5 мВб.

4. В катушке, индуктивность которой равна 0.4 Гн, возникла ЭДС, равная 20 В. Рассчитайте изменение силы тока и энергию магнитного поля катушки, если это произошло за 0.2 с.

5. Трансформатор повышает напряжение от 36 В до 220 В. Сколько витков во вторичной обмотке трансформатора, если первичная обмотка содержит 720 витков?

6. Магнитное поле, пронизывающее квадратную рамку стороной 10 см, убывает со скоростью 60мТл/с. Какой ток течет в рамке, если ее сопротивление равно 2 Ом.

7. Почему иногда недалеко от места удара молнией плавятся предохранители и повреждаются чувствительные электроизмерительные приборы?

8. Два параллельных вертикальных проводника, расположенные на расстоянии 1 м друг от друга, замкнуты сопротивлением 1 Ом и помещены в однородное магнитное поле с индукцией 100 мТл, перпендикулярное плоскости проводников. По проводникам начинает вниз скользить без трения перемычка массой 100 г. Пренебрегая сопротивлением проводников и перемычки, определите максимальную скорость падения перемычки.

В-2

Задание на занятие:

1. Короткозамкнутую катушку охватывает проволочный виток (см. рис.). Определите направление индукционного тока в катушке: а) при замыкании ключа; б) при размыкании ключа

2. За 15 мс магнитный поток, пронизывающий контур, убывает с 8 до 3 мВб. Найти ЭДС индукции в контуре.

3. Найдите скорость изменения магнитного потока в соленоиду из 1500 витков при возбуждении в нем ЭДС индукции 300 В.

4. Определите энергию магнитного поля катушки, в котором при силе тока 7,5 А магнитный поток равен 2.3 мВб. Число витков в катушке равен 120. Как изменится энергия поля, если силы тока изменится вдвое?

5. В первичной обмотке трансформатора 200 витков, а во вторичной – 25 витков. Повышает или понижает напряжение этот трансформатор? Во сколько раз?

6. В магнитное поле индукцией 0.3 Тл помещен контур, выполненный в форме кругового витка радиусом 4.1 см. Виток сделан из медной проволоки, у которой площадь поперечного сечения равна 1 . Нормаль к плоскости витка совпадает с линиями индукции поля. Какой заряд пройдет через поперечное сечение витка при исчезновении поля.

7. Почему телефонные провода не следует подвешивать на одних и тех же столбах с проводами переменного тока для освещения?

8. Круговой контур радиусом 5 см помещен в однородное магнитное поле, индукция которого 0,5 Тл. Плоскость контура перпендикулярна направлению магнитного поля, сопротивление контура 0,2 Ом. Какой заряд пройдет по контуру при повороте на угол 60°.

Содержание отчёта:

1. Записать наименование и цель занятия.

2. Ответить на контрольные вопросы и получить допуск к работе.

3. Выполнить задания.

Контрольные вопросы:

1)Дайте определение электромагнитной индукции
2) Дайте определение индукционного тока. Какими способами его можно получить?
3)Сформулируйте правило Ленца
4) Дайте определение самоиндукции.
5) Дайте определение индуктивности. Формула.
6) Энергия магнитного поля.

7) Сформулируйте закон Фарадея

ПРИЛОЖЕНИЕ

Явление электромагнитной индукции - возникновение электрического тока в замкнутом проводящем контуре, который либо покоится в переменном во времени магнитном поле, либо движется в постоянном магнитном поле так, что число линий магнитной индукции, пронизывающих контур, меняется. Чем быстрее меняется число линий магнитной индукции, тем больше индукционный ток.

Магнитным потоком через поверхность площадью S называют величину, равную произведению модуля вектора магнитной индукции В на площадь S и косинус угла между векторами В и нормалью проведенной к плоскости контура.

Закон ЭМИ. (Закон Фрадея) -ЭДС индукции в замкнутом контуре равна скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром, взятой с противоположным знаком.

Опыт показывает, что индукционный ток, возбуждаемый в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, всегда направлен так, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, вызывающего индукционный ток. Это утверждение называется правилом Ленца.

Вихревое электрическое поле

Причина возникновения электрического тока в неподвижном проводнике - электрическое поле.
Всякое изменение магнитного поля порождает индукционное электрическое поле независимо от наличия или отсутствия замкнутого контура, при этом если проводник разомкнут, то на его концах возникает разность потенциалов; если проводник замкнут, то в нем наблюдается индукционный ток.

Индукционное электрическое поле является вихревым.
Направление силовых линий вихревого электрического поля совпадает с направлением индукционного тока.
Индукционное электрическое поле имеет совершенно другие свойства в отличии от электростатического поля.

Электростатическое поле	Индукционное электрическое поле ( Вихревое электр. поле )
1. Создается неподвижными электр. Зарядами	1. Вызывается изменениями магнитного поля
2. Силовые линии поля разомкнуты (потенциальное поле)	2. Силовые линии замкнуты (вихревое поле)
3. Источниками поля являются электр. Заряды	3. Источники поля указать нельзя
4. Работа сил поля по перемещению пробного заряда по замкнутому пути = 0.	4. Работа сил поля по перемещению пробного заряда по замкнутому пути = ЭДС индукции

Индуктивность-это коэффициент пропорциональности между силой тока в контуре и магнитным потоком, создаваемым этим током [L]=Гн.

Энергия магнитного поля катушки:

Практическое занятие № 14

Наименование занятия:Электромагнитные колебания и волны.

Цель занятия: применение теоретических знаний для решения задач.

Подготовка: лекция № 15. Касьянов В.А. Физика-11 § 28-42.

В-1

Задание на занятие:

1. Индуктивность катушки колебательного контура 0,25 мГн. Требуется настроить этот контур на частоту 15 МГн. Определить емкость конденсатора в этом контуре.

2. Колебательный контур, состоящий из катушки индуктивности и воздушного конденсатора, настроен на длину волны 300 м. Расстояние между пластинами конденсатора при этом равно 4,8 мм. Каким должно быть это расстояние, чтобы контур был настроен на длину волны 240 м?

3. Напишите уравнение гармонических колебаний, если амплитуда равна 7 см и за 2 мин совершается 240 колебаний. Начальная фаза колебаний равна π /2 рад.

4. Коэффициент трансформации 25 напряжение на первичной обмотке 120 В. Найти какое напряжение на вторичной обмотке и число витков на ней, если первичная обмотка имеет 2000 витков.

5. Каково фокусное расстояние и оптическая сила собирающей линзы, дающей мнимое изображение предмета, помещенного перед ней на расстоянии 0,4 м? Расстояние от линзы до изображения 1,2 м.

6. В некоторую точку пространства приходят когерентные лучи с оптической разностью хода 6 мкм. Определите, произойдет усиление или ослабление света в этой точке, если длина волны равно 500 нм.

7. Два зеркала расположены под углом 120⁰ друг к другу и перед ними помещен точечный источник света. Постройте изображения источника, находящегося между зеркалами.

8. При изменении тока в катушке индуктивности на величину 1 А за время 0,6 с в ней возникнет ЭДС, равная 2·10^-4 В. Какую длину будет иметь радиоволна, излучаемая генератором, контур которого состоит из этой катушки и конденсатора ёмкостью 14,1·10^-9 Ф?

В-2

Задание на занятие:

1. Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью С = 888 пФ и катушки с индуктивностью L = 2 мГн. На какую длину волны λнастроен контур?

2. В колебательном контуре индуктивность катушки равна 0,2 Гн, а амплитуда колебаний силы тока 40 мА. Найти энергию электрического поля конденсатора и магнитного поля катушки в тот момент, когда мгновенное значение силы тока в 2 раза меньше амплитудного значения.

3. Ток в колебательном контуре изменяется со временем по закону . Найдите индуктивность контура, зная, что емкость конденсатора 2*10^-5 Ф.

4. Под каким напряжением находится первичная обмотка трансформатора, имеющая 1000 витков, если во вторичной обмотке 3500 витков и напряжение 105 В? Каков коэффициент трансформации?

5. Расстояние от мнимого изображения предмета до собирающей линзы, оптическая сила которой 2 дптр, равно 0,4 м. Определите расстояние от линзы до предмета.

6. В некоторую точку пространства приходят когерентные лучи с оптической разностью хода 2 мкм. Определите, усилится или ослабнет свет в этой точке, если в нее приходят красные лучи с длиной волны 760 нм.

7. Два зеркала расположены под углом 30⁰ друг к другу и перед ними помещен точечный источник света. Постройте изображения источника, находящегося между зеркалами.

8. Электромагнитные волны распространяются в некоторой однородной среде со скоростью 2*10⁸ м/с. Какую длину волны имеют электромагнитные колебания в этой среде, если их частота в вакууме 1МГц?

Содержание отчёта:

1. Записать наименование и цель занятия.

2. Ответить на контрольные вопросы и получить допуск к работе.

3. Выполнить задания.

Контрольные вопросы:

1. Запишите уравнение гармонических электромагнитных колебаний.

2. Что называют колебательным контуром? Формула Томсона.

3. Дайте определение электромагнитной волны.

4. Запишите формулу тонкой линзы.

5. Формулы для вычисления оптической силы линзы.

6. Формула для вычисления коэффициента трансформации.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Электромагнитные колебания-это периодические или почти периодические изменения заряда, силы тока и напряжения.

Колебательный контур-система, состоящая из конденсатора и катушки индуктивности, которые образуют замкнутый контур.

- формула Томсона.

Свободные электромагнитные колебания-периодически повторяемые изменения силы тока в катушке и напряжения между проводниками конденсатора без потребления от внешних источников.

В колебательном контуре энергия электрического поля заряженного конденсатора периодически переходит в энергию магнитного поля тока. При отсутствии сопротивления в контуре полная энергия электромагнитного поля остается неизменной.

Уравнение гармонических электромагнитных колебаний:

Трансформатор-это электромагнитный аппарат, преобразующий переменный ток одного напряжения в переменный ток той же частоты, но другого напряжения. Тип трансформатора характеризуется коэффициентом трансформации, который равен отношению числа витков первичной обмотки к числу витков вторичной:

Оптика-это раздел физики, изучающий световые явления.

Законы геометрической оптики:

Закон прямолинейного распространения света: в оптически однородной среде свет распространяется прямолинейно.

Закон отражения света: падающий и отраженный лучи, а также перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости (плоскость падения). Угол отражения β равен углу падения α.

Закон преломления света: падающий и преломленный лучи, а также перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости. Отношение синуса угла падения α к синусу угла преломления γ есть величина, постоянная для двух данных сред: