Методические указания по физике для студентов 111100. 62 – зоотехния направление подготовки «Кормление животных и технология кормов»

Представим траекторию движения электрона в поле конденсатора:

Движение электрона подобного движению тела, брошенного горизонтально. Уравнения координат имеют вид: , (1)

где , т.к. силы не действуют, то .
Т.к. . , (2)

Ускорение определим, применяя второй закон Ньютона:

, (3)

где , следовательно, . (4)

Подставим формулы (4) в (3) и учитывая, что , получим:

. Искомая величина смещения , следовательно,

. (5)

Скорость в момент вылета из конденсатора равна

, т.к. , то с учетом выражения (4), получим:

.

Подставим численные значения физических величин:

;

.

Ответ:h =1 см;  =36,2 Мм/с.

№4.По двум бесконечно длинным прямолинейным проводникам, находящимися на расстоянии 50 см друг от друга, в одном направлении текут токи I₁ и I₂ силой по 5А. Между проводниками на расстоянии 30 см от первого расположен кольцевой проводник, сила тока I₃ в котором равна 5А (рис.6). Радиус кольца 20 см. Определить индукцию и напряжённость магнитного поля, создаваемого токами в центре проводника.

Дано: I1 = I2 = I3 = I = 5А r1 = 0,3 м r2 = 0,2 м r3 = 0,2 м	Решение. В соответствии с принципом суперпозиции индукция результирующего магнитного поля в точке А равна: (1) где и – индукции полей, создаваемых
B-?

соответственно токами I₁ и I₂, направленными за плоскость рисунка;

– индукция поля, создаваемая кольцевым током. Как видно из рисунка, векторы и направлены по одной прямой в противоположные стороны, поэтому их сумма равна модулю

В₁₂ = В₂ – В₁. (2)

Индукция поля, создаваемого бесконечно длинным проводником с током,



где μ - магнитная постоянная; μ₀ - магнитная проницаемость среды (для воздуха μ₀ = 1); r₁, r₂ - расстояния от проводников до центра кольца. Подставляя (3) в (2), получаем:

(4)

Индукция поля, создаваемого кольцевым проводником с током,

(5)

где r₃ - радиус кольца.

Как видно из рисунка векторы B₁₂ и B₃ взаимно перпендикулярны, поэтомуили, с учётом выражений (4) и (5),



Проверка единиц измерения:



Подставим численные значения физических величин:



Ответ:

№5Электрон, пройдя ускоряющую разность потенциалов 88 кВ, влетает в однородное магнитное поле перпендикулярно его линиям индукции. Индукция поля равна 0,01 Тл. Определить радиус траектории электрона.

Дано: U=88 кB В=0,01 Тл Кл	Решение: В магнитном поле на движущийся электрон действует сила Лоренца , Которая обуславливает центростремительное ускорение электрона при его движении по окружности
R-?

_.

Пройдя ускоряющую разность потенциалов, электрон приобретает кинетическую энергию, равную работе сил электрического поля: _.

Отсюда находим скорость электрона: <sub>.

Найдем радиус траектории движения электрона



Проведем проверку единиц измерения



Подставим численные значения физических величин



Ответ:</sub>
№6 Два параллельных бесконечно длинных проводника с токами 10 А взаимодействуют с силой 1 мН на 1 м их длины. На каком расстоянии находятся проводники?

Дано: I= 10 А F= 10-3Н l=1 м	Решение: Сила взаимодействия двух бесконечно длинных параллельных проводников с токами определяется по формуле:
R-?

Отсюда

<sub>Подставим численные значения физических величин



Ответ:</sub>
№ 7В первичной обмотке повышающего трансформатора аппарата для франклинизации необходимо создавать магнитный поток в Вб при силе тока 1,5 А. Какое количество витков надо намотать на катушку трансформатора, если ее длина должна быть 45 см и поперечное сечение 16 см²?

Дано:	Решение: Величина магнитного потока связана с магнитной индукцией соотношением: . Магнитная индукция однородного магнитного поля внутри соленоида определяется по формуле: , где - магнитная постоянная. На основании этих формул получим: .

Проверка единиц измерения:



Подставим численные значения физических величин:



Ответ: витков.
Электрический ток
Электрический ток – это упорядоченное (направленное) движение электрических зарядов.

Сила тока – скалярная величина, равная заряду, переносимому носителями тока через поперечное сечение проводника в единицу времени: . Основной единицей силы тока в СИ является .

Плотность тока – векторная физическая величина, которая характеризует быстроту переноса заряда в проводнике через единицу площади его поперечного сечения: .

Основной единицей измерения плотности тока в СИ является .

Электродвижущая сила (ЭДС) –характеристика источника тока, численно равная работе сторонних сил, выполненной при перемещении единичного положительного заряда: . Единицей измерения ЭДС является В.

Электрическое сопротивление участка цепи R - одна из характеристик электрических свойств данного участка цепи, определяющая упорядоченное перемещение носителей тока на этом участке. Основной единицей сопротивления в СИ является Ом.

Для цилиндрического проводника: , где l – длина, S – площадь поперечного сечения проводника, - удельное сопротивление вещества, из которого сделан проводник – сопротивление проводника из данного материала длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 м². Измеряется в .

Величина, обратная удельному сопротивлению называется удельной проводимостью.

При последовательном соединении проводников их общее сопротивление равно сумме сопротивлений всех отдельных проводников: . При параллельном соединении общее сопротивление проводников может быть определено из формулы: .

Закон Ома для участка цепи без источника тока: сила тока прямо пропорциональна разности потенциалов на концах участка цепи и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка:

,

где U=Δφ – напряжение на концах участка цепи.

Закон Ома для участка цепи в дифференциальной форме:



Закон Ома для полной цепи:Сила тока в цепи прямо пропорциональна ЭДС, действующей в цепи, и обратно пропорциональна сумме внешнего и внутреннего сопротивлений:

,

где R – внешнее сопротивление, r – внутреннее сопротивление (сопротивление источника тока).

Плотность тока в электролите будет равна:

,

где n – концентрация ионов, , n₀ – концентрация молекул растворенного вещества, α – коэффициент диссоциации – отношение числа молекул, распавшихся на ионы, к общему числу молекул растворенного вещества, q₊ и q_- - заряды положительного и отрицательного ионов.

Электропроводность электролита:

.

1 закон Фарадея:Масса выделившегося на электроде вещества пропорциональна электрическому заряду, протекающему через электролит

,

где m – масса вещества, q – заряд, I – сила тока, t – время.

Коэффициент k - электрохимический эквивалент вещества - масса вещества, выделившаяся на электроде при прохождении через электролит заряда, равного 1 Кл.

Закон Ома для ткани, через которую пропускают постоянный ток:

,

где ε – внешнее приложенное напряжение, U(t) – меняющееся во времени встречное напряжение, R – электрическое сопротивление ткани.

Мгновенные значения напряжения и тока в любой момент времени определяются выражениями:

; ,

где Uи I – амплитудные (максимальные) значения напряжения и тока,

- циклическая частота.

Импеданс (сопротивление) живой ткани может быть выражен соотношением:

.

Тангенс угла сдвига фаз определяется по формуле

.

Количество тепла, выделяемого в проводящей биологической ткани:

,

где объем проводящей ткани, время прохождения тока.

Количество тепла, выделяемого в диэлектрической биологической ткани:

,

где - циклическая частота, - диэлектрическая проницаемость ткани, - электрическая постоянная, - эффективная напряженность электрического поля, вызвавшего электрический ток, - угол диэлектрических потерь, являющийся характеристикой диэлектрика (характеризует долю энергии переменного поля, расходуемую на нагревание).

№1 Определить плотность тока в нихромовом проводнике длиной 5 м, если на его концах поддерживается разность потенциалов 2 В.