Физика курсы бойынша қиындығы жоғары 100 есеп
жүктеу/скачать 0,72 Mb.
|
2f226f8da25c3bb5fac868cfe441f97bc1b2fb96
- Бұл бет үшін навигация:
- Суперпозиция принципі Зарядтың беттік тығыздығы
- Электростатикалық өрістің энергетикалық сипаттамасы – потенциал болып табылады. Электростатикалық күштің жұмысы
- Нүктелік зарядтың потенциалы n өрістердің суперпозициясы тудыратын өрістің потенциалы потенциал үшін супепозиция принципі.
- Ом заңы: Өткізгіштердің тізбектей қосылуы кезінде
- Мазмұны Механика
| Электродинамика
Электр зарядының сақталу заңы: Кулон заңы: Электр өрісінің күштік сипаттамасын беретін шаманы электр өрісінің кернеулігі деп атайды. Нүктелік заряд өрісінің кернеулігі: Суперпозиция принципі Зарядтың беттік тығыздығы Олай болса, Q заряды шектелген S ауданы бар жазық конденсатордың өрісі: Электростатикалық өрістің энергетикалық сипаттамасы – потенциал болып табылады. Электростатикалық күштің жұмысы , Нүктелік зарядтың потенциалы n өрістердің суперпозициясы тудыратын өрістің потенциалы потенциал үшін супепозиция принципі. Ом заңы: Өткізгіштердің тізбектей қосылуы кезінде: ; ; ;
Параллель қосу кезінде: ; ; ; Толық тізбек үшін Ом заңы Тұйық тізбек үшін Ом заңынан, егер сыртқы тізбектің кедергісі R=0 болса, онда қысқа тұйықталу тогы максимал мәнге жетеді: Тұйық тізбектегі ток көзінің бөлетін толық қуаты, тең Сыртқы тізбекте бөлінетін пайдалы қуат, Пайдалы қуаттың толық қуатқа қатынасы ток көзінің пайдалы әрекет коэффициенті деп аталады: Тұйық тізбектегі ток көзінің бөлетін толық қуаты, тең Сыртқы тізбекте бөлінетін пайдалы қуат, Пайдалы қуаттың толық қуатқа қатынасы ток көзінің пайдалы әрекет коэффициенті деп аталады: Толық тізбек үшін Ом заңы мен тізбек бөлігіне арналған Ом заңын пайдаланып, пайдалы қуатты ток көзінің ЭҚК-і, ішкі кедергісі және сыртқы кедергілері арқылы былай өрнектеуге болады: Өткізгіш бойымен электр тогы жүргенде, онда байқалатын әсерлер: жылулық, магниттік және химиялық. Ток өтіп жатқан тізбекте жылудың бөлінуі электр тогының жұмыс атқарып жатқанын білдіреді. Тұрақты ток кезінде, токтың жұмысы
Қозғалмайтын металл өткізгіштер үшін ток жұмысының жалғыз ғана нәтижесі өткізгіштердің қызуы болып табылады. Демек, энергияның сақталу заңы бойынша токтың барлық атқарған жұмысы жылуға өтеді: Жұмыстың формуласына Ом заңын қолданып, бөлініп шығатын жылу үшін Джоуль-Ленц заңы деп аталатын мына қатынасты аламыз: Пәтерде жалғыз электр приборы – есептелген (номинал)қуаты 220 В кернеуге есептелген шам қосылған. Егер номинал қуаты электрокамин қосылса, шамдағы кернеу қаншаға өзгереді? Пәтерге электр энергиясын жеткізетін сымдардың кедергісі желідегі кернеу электр приборларының температураға тәуелділігін ескермеңдер. Шешуі: Приборлардың номинал қуаты (желідегі U кернеуге сәйкес) бойынша олардың электрлік кедергілерін табамыз: =97 Ом. Электрокаминді қосқанға дейін шамдағы кернеу =218 B. Электрокаминді қосқаннан кейін электр энергиясын тұтынушылардың жалпы кедергісі , ал олардың кернеуі =210 B. Осылайша кернеу 8 В-қа төмендейді. Практика жүзінде қыздырғыш приборлардың кедергілерінің температураға ескермеуге болмайды Қабырғалары l болатын квадраттың төбелерінде бірдей оң q зарядтар орналасқан. Квадраттың бір қабырғасының ортасындағы электр өрісінің кернеулігін анықтаңдар. 3 2 l Шешуі: 1 E1 r α A E0 E2 E3 E4 α 4 Шаршының бір қабырғасының ортасында тұрған А нүктесінде төрт өріс қосылады, қорытқы өрістің суперпозициясы Е0 болады. Өріс кернеуліктері Е1 және Е2 өрістері бірін-бірі толықтырады, ал Е0 қалған өрістердің векторлық қосындысы болады. Өрістердің кернеулігі: Косинус α бұрышы: Сонда Бірдей шар тәрізді су тамшылары бірдей φ1 потенциалға дейін зарядталаған. Кішкене тамшылардың N-сандарының қосылуы нәтижесінде алынған үлкен шар тәрізді тамшының потенциалын анықтаңдар. Шешуі: Үлкен тамшының көлемі барлық кіші тамшылардың көлемдерінің қосындысына тең: Шардың көлемі: Кіші тамшының потенциалы: Бірақ үлкен тамшының заряды барлық кіші тамшылардың зарядтарының қосындысына тең: үлкен тамшының радиусының мәнін қойсақ: жауабы: Ұзындығы және қалыңдығы бірдей металл сымдардан жасалған жұлдызшаға А және В нүктелерінің арасына U кернеу берілді. Жұлдыздың әр буынының кедергісі r. Жұлдыз арқылы қандай ток өткенін анықтаңдар. А Шешуі: 1 4 3 2 В 1 және 2 нүктелердің потенциалдары тең: 3 және 4 нүктелерде де 1-2 түйіндері арқылы ток өтпейді, себебі . Бірінші бөліктің жалпы кедергісі: Екінші бөліктің жалпы кедергісі: Үшінші түйіннің жалпы кедергісі: Сонда барлық тізбектің жалпы кедергісі: Ом заңы бойынша Өлшемдері бірдей, зарядталған бір-біріне кейбір күшпен тартылады. Шариктерді жанастырып қайтадан алғашқысына қарағанда п есе үлкен қашықтыққа ажыратқаннан кейін олардық арсындағы өзара әрекеттесу күші т есе азайды. Егер екінші шариктің заряды q болса, онда жанастырғанға дейін бірінші шариктің заряды қандай болған? Шешуі: - қашықтықта зарядталған шарлардың өзара әрекеттесуінің кулондық күші. - шарларды қосып, қайтадан ажыратқаннан кейінгі қашықтықтағы әрбір шариктегі зарядтар(зарядтардың сақталу заңы бойынша). ( есептің шарты бойынша ) ; ; ; ; ; ; - ге қатысты квадрат теңдеуді шешеміз. ; ; ; ; ; . К кілтті тұйықтау кезінде резисторларда бөлінетін қосынды қуат өзгермейді. және резисторларының әрқайсысының кедергісі ға тең, ал және резисторларының әрқайсысының кедергісі ға тең. Ток көзінің ішкі кедергісін табыңдар. Шешуі: Кілтті тұйықтағанға дейін тізбектің жалпы кедергісі Осы кезде ток күші . Бөлінетін қуат . Кілтті тұйықтағаннан кейін жалпы кедергі өзгерді және тең болды, ал ток күші , қуат
Есептің шарты бойынша болғандықтан, . Нәтижесінде, болады. Зарядтары және екі нүктелік заряд бір-бірінен қашықтықта орналасқан. Өріс потенциалы нөлге тең болатын зарядтарды қосатын сызықтың нүктесіндегі өріс кернеулігін анықтаңдар. Шешуі: х - зарядтан потенциалы нөлге тең болатын нүктеге дейінгі қашықтық болсын (суретте). Осы нүктедегі потенциалы нөлге тең шартынан: табамыз Осы нүктедегі өріс кернеулігі q1=10мкКл, Q=100мкКл, q2 = 25мкКл нүктелік зарядтардың орналасуы суретте көрсетілген. q1 және Q зарядтардың арасындағы қашықтық r1 = 3cм, ал q2 мен Q арасындағы қашықтық r1 = 5cм. q1 және q2 зарядтарды орындарымен ауыстыру үшін, қандай минимал жұмыс атқару қажет? Зарядтар нүктелік. Шешуі: Зарядтар жүйесінің потенциалдық энергиялары бастапқы Wб және соңғы Wс сәйкесінше, q1 және q2 зарядтарды орындарымен ауыстыру үшін қажетті минимал жұмыс бастапқы және соңғы күйдегі потенциалдық энергиялардың айырмасына тең: ЭҚК-і ε=250В және ішкі кедергісі r=0.1Ом генератордан тұтынушыға ұзындығы l=100м қос сымды линияны тарту қажет. Егер тұтынушының қуаты P=22кВт, және ол U=220В кернеуге есептелген болса, онда линияны дайындауға массасы қанша алюминий кетеді?Алюминийдің меншікті кедергісі ρ=2,8*10-8Ом*м. Алюминийдің тығыздығы d=2,7г/см3. Шешуі: R жүктемедегі кедергі арқылы өтетін ток: Rx-линияның кедергісі. Жүктемеде бөлінетін Р қуат,
Осыдан, екнін ескесек, табатынымыз Линияның Rx кедергісі мен оның массасын өзара байланыстырып, қатынасты қолдана отырып:
Мұндағы V- шығындалған алюминийдің көлемі, S – сымның көлденең қимасының ауданы, L=2l. Сонда Қабырғалары а болатын тең қабырғалы үшбұрыштың төбелерінде q, -q және q зарядтар орналасқан. Осы зарядтардың үшбұрыштың ортасында тудырған өрісінің кернеулігін анықтаңдар. Орта – ауа. Массасы m1=5,04*10-27кг және заряды q1=2е гелий изотопының тыныштықтағы еркін ядросына массасы m2=1,67*10-27кг және заряды q2=е, мұндағы е=1,6*10-19Кл-элементар заряд, протон 10м/с жылдамдықпен ұшып келеді. Олар қандай r минимал қашықтыққа жақындайды? Орта –вакуум. Ұзындығы 2м қорғасын сымның ұштарына 25В кернеу түсірілді. Сымның бастапқы температурасы 100С. Қанша уақыттан кейін сым балқи бастайды?Қорғасынның балқу температурасы 3270С, оның меншікті кедергісі 1,7*10-6Ом*м, қорғасынның тығыздығы 11,3*103кг/м3, меншікті жылу сыйымдылығы 125Дж/кг*К. Бірдей зарядталған, потенциалдары φ1 =10В және φ2=40В екі шар берілген. Оларды бір-бірімен жанастырғаннан кейінгі осы өткізгіштердің φ потенциалдарын табыңдар. Бірдей зарядталған N=64 су тамшысының қосылуы нәтижесінде бір үлкен тамшы пайда болды. Үлкен тамшының φ0 потенциалы кіші тамшының φ потенциалынан қанша есе айырмашылықта болады? Тамшылар шар пішінді. Екі вольтметрді ток көзіне бір мезгілде тізбектей қосқан кезде, біріншісінің көрсетуі 6В, ал екіншісі 8В көрсетеді. Осы вольтметрлерді параллель қосқанда көрсетуі 12В болады. Ток көзінің ЭҚК-ін табыңдар. Тұрақты кедергі 300Ом, айнымалы кедергісі бар 0÷1500Ом резистор және идеал кернеу көзі берілген. Кернеу көзінетізбектей кедергі мен кедергісі r0=600Ом резисторды қосқанда бір секунд ішінде 150Дж жылу бөлінеді. Ток көзіне аз энергияны тұтынып, тура сондай қуатты алу әдісі бар ма? Бар болса, өрнектеп, болмаса дәлелдеп беріңдер. Қуаттары Р1=40Вт және Р2=60Вт екі шам, бірдей кернеуге есептелген, сондай кернеумен желіге тізбектеле қосылған. Олар қандай қуатты тұтынады? Электр шәйнегінің екі орамасы бар. Оның біреуін қосқанда, шәйнектегі су t1=12мин қайнайды, ал келесісін қосса, t2=24мин соң қайнайды. Екі екеуін параллель қосса, шәйнектегі су қанша уақыттан сой қайнар еді? Тізбектей қосса ше? Ауамен жылу алмасуды ескермеңдер. Сақтандырғыш қимасы S1=0,2мм2 қорғасын сымнан жасалған. Қысқа тұйықталу кезінде ток күші I=20А-ге жетті. Қысқа тұйықталудан кейін қанша τ уақыттан кейін сақтандырғыш балқи бастайды? Қимасы S2=2мм2 болатын жүргізілген мыс сымдар осы уақыт ішінде қаншаға қызады? Сақтандырғыштың бастапқы температурасы t0=270С. Кедергінің температураға тәуелділігін ескермеңдер. Екі вольтметрді ЭҚК-ң көзіне бір мезгілде тізбектей қосқан кезде, әрбір вольтметрдің көрсетуі 6В болады. Оларды дәл сол ЭҚК-ң көзіне параллель қосқанда, олардың көрсетуі 10В болды. ЭҚК-ң шамасын анықтаңдар. Радиустары r, N шар тамшылары бірдей φ потенциалға дейін зарядтайды. Барлық тамшылар бір үлкен тамшыға бірігеді. Потенциалды, үлкен тамшының бетіндегі заряд тығыздығын және электр энергиясының өзгерісін анықтаңдар. Егер I1=5А ток кезінде жүктеме Р1=30Вт қуатты тұтынатын болса, ал I2=10А ток кезінде Р2=40Вт қуатты тұтынса, онда аккумуляторлар батареясының қысқа тұйықталу тогын табыңдар. Р=1200кВт электр қуатын тұтынатын кент электр станциясынан l=5км қашықтықта орналасқан. Электр энергиясының берілуі U=60кВ кернеу кезінде іске асады. Сымдардағы рұхсат етілген кернеудің салыстырмалы шығыны k=1%. Электр берілу линиясының мыс сымдарының мүмкін болатын минимал d диаметрі қандай? Шаршының төбелерінде бірдей q зарядтар орналасқан. Әрбір зарядқа әсер етуші күшті анықтаңдар. Шаршының қабырғалары а. жүйе толығымен тепе-теңдік күйде болуы үшін шаршының центріне қандай зарядты орналастыру керек? Әрқайсысының массасы 1 мг және заряды 10–9 Кл болатын екі бөлшек шексіздіктен бір-біріне қарама-қарсы υ1 = 1 м/с және υ2 = 2 м/с жылдамдықтармен ұшып келеді. Қандай минимал қашықтықта олар жақындауы мүмкін? Гравитациялық өзара әрекетті ескермеңдер. Нәтижесін миллиметрмен көрсетіңдер. Әрқайсысының заряды 2,7789·10–7 Кл болатын үш нүктелік теріс заряд тең бүйірлі тікбұрышты үшбұрыштың төбелерінде орналасқан. Ұзындығы 10 см гипотенузаның ортасындағы нүктедегі өрістің кернеулігін анықтаңдар. 1/4πε0 = 9·109 Н·м2/Кл2 деп алыңдар. Нәтижесін МВ/м (1 МВ/м = 106 В/м)көрсетіңдер және бүтін санға дейін дөңгелектеңдер. Мазмұны Механика................................................................................................................2-16 Молекулалық физика және термодинамика..................................................17-29 Электродинамика.................................................................................................29-38 Пайдаланған әдебиеттер 1.Кабардин О.Ф., Орлов В.А., Пономарева А.В. Факультативный курс физики. 8 класс- М.: Просвешение, 1985. 2. Кабардин О.Ф., Кабардина С.И., Шефер Н.И. Факультативный курс физики. 9 класс- М.: Просвещение, 1986. 3. Кабардин О.Ф., Орлов В.А., Шефер Н.И. Факультативный курс физики. 10 класс- М.: Просвещение, 1987. 4. Слободецкий И.Ш., Орлов В.А. Всесоюзные олимпиады по физике. – М.: Просвещение, 1982. 5. Всероссийские олимпиады по физике. Под ред. С.М.Козела.-М.: ЦентрКом, 1997. 6. Кабардин О.Ф., Орлов В.А. Международные физические олимпиады школьников. - М: Наука, 1985. 7. Яворский Б.М., Пинский А.А. Основы физики. - М: Наука, 1981 -т.1 ит.2. 8. Физика. Учебн.пособие для 10 кл.шк. и классов с углуб. изуч. физики, Под ред. А.А.Пинского. -М.: Просвещение, 1993 9. Физика. Учебн.пособие для 11 кл.шк. и классов с углуб. изуч. физики, Под ред. А.А.Пинского. - М: Просвещение, 1995 10. Л.А.Кирик Физика 9-11. Самостоятельные и контрольные работы. 11. Козел С.М. и др. Решения олимпиадных задач по физике. М.: Школа-Пресс 1999 жүктеу/скачать 0,72 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|