Главная » Все файлы » Просмотр файлов из архивов » Документы » Ответы на экзаменационные вопросы по Физике 3-й семестр

Ответы на экзаменационные вопросы по Физике 3-й семестр (Ответы на теоретические вопросы экзаменационных билетов для 3-го семестра.), страница 16

2021-01-22СтудИзба

Описание файла

Документ из архива "Ответы на теоретические вопросы экзаменационных билетов для 3-го семестра.", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "физика" из 3 семестр, которые можно найти в файловом архиве МГТУ им. Н.Э.Баумана. Не смотря на прямую связь этого архива с МГТУ им. Н.Э.Баумана, его также можно найти и в других разделах. .

Онлайн просмотр документа "Ответы на экзаменационные вопросы по Физике 3-й семестр"

Текст 16 страницы из документа "Ответы на экзаменационные вопросы по Физике 3-й семестр"

Заменив в ней (где - поле напряжённости сторонних сил) через из формулы для плотности тока, в том случае, когда на неоднородном участке цепи, помимо электростатических сил, действуют и сторонние силы:

И получим соотношение:

Которое совпадает с выражением для .

Закон Джоуля – Ленца был установлен для однородного участка цепи. Однако полученные формулы 2 и 4 справедливы и для неоднородного участка при условии, что действующие в нем сторонние силы имеют нехимическое происхождение.



2. Интерференция электромагнитных волн. Расчёт интерференционной картины от двух источников. Ширина полосы интерференции.

Ответ: Волны, одинаковой частоты, накладываются друг на друга и возбуждают в некоторой точке пространства колебания одинакового направления: . Амплитуда результирующего колебания в данной точке определяется выражением вращающегося вектора амплитуды: , где -разность начальных фаз. Если – разность фаз остаётся постоянной во времени, то волны когерентны. Приняв во внимание, что в однородной среде , в случае когерентных волн, выражение для результирующей амплитуды можно записать в следующем виде, при этом учитывая постоянное во времени (но свое для каждой точки пространства) значение: .

В тех точках пространства, для которых > 0, будет превышать , в точках, для которых < 0, будет меньше . Таким образом, при наложении когерентных световых волн происходит перераспределение светового потока в пространстве в результате чего в одних местах возникают максимумы, а в других минимумы интенсивности. Это и есть явление интерференции.

Расчёт интерференционной картины от двух источников.

Рассмотрим две когерентные световые волны, исходящие из источников S1 и S2 имеющих вид параллельных тонких светящихся нитей либо узких щелей

Область, в которой эти волны перекрываются – поле интерференции. В этой области наблюдается чередование с максимальной и минимальной интенсивностью света, если отобразить это на экране, то будет видно чередование тёмных и светлых полос. Вычислим ширину этих полос в предположении, что экран параллелен плоскости, проходящей через источники S1 и S2. Координата x – положение точки. Начало отсчёта т. O, относительной который S1 и S2 расположены симметрично. Источники колеблются в одной фазе: => . Для получения различимой интерференционной картины расстояние между источниками d должно быть значительно меньше расстояния до экрана . Расстояние x, в пределах которого образуются интерференционные полосы, также бывает значительно меньше . При этих условиях можно положить . Тогда . Умножив на показатель преломления среды n, получим оптическую разность хода: . Тогда если подставить это выражение в условие интерференционного максимума ( ), то получим условие при каких значениях x будут максимумы интенсивности: (m = 0, 1, 2, …). Здесь – длина волны в среде, заполняющей пространство между источниками и экраном. Подставив оптическую разность хода в условие интерференционного минимума , получим координаты минимумов интенсивности: . Расстояние между двумя соседними максимумами интенсивности – расстояние между интерференционными полосами, а расстояние между соседними минимумами интенсивности – шириной интерференционной картины. Из формул для xmax и xmin следует, что расстояние между полосами и ширина полосы имеют одинаковые значение, равное: .



Билет 25

1. Свободные (сторонние) и связанные заряды. Связь вектора поляризованности с плотностью связанных зарядов. Теорема Гаусса для вектора поляризованности.

Ответ:

2. Распространение электромагнитных волн в одноосных кристаллах. Двойное лучепреломление.

Ответ:



Билет 26

1. Теорема о циркуляции вектора индукции магнитного поля в интегральной и дифференциальной формах. Расчёт магнитного поля соленоида и тороида.

Ответ: Так как в природе нет магнитных зарядов, то это приводит к тому, что линии вектора не имеют ни начала, ни конца. Поэтому в соответствии с формулой потока вектора через замкнутую поверхность:

Поток вектора через замкнутую поверхность должен быть равен нулю. Таким образом, для любого магнитного поля и произвольной замкнутой поверхности S имеет место условие:

Эта формула выражает теорему Гаусса для вектора :

Поток вектора магнитной индукции через любую замкнутую поверхность равен нулю.

Заменив в соответствии с теоремой Остроградского – Гаусса поверхностный интеграл в теореме Гаусса объёмным, получим:

Полученное условие должно выполняться для любого произвольного выбранного объёма V. Это возможно лишь в том случае, если подынтегральная функция в каждой точке поля равна нулю. Таким образом, магнитное поле обладает тем свойством, что его дивергенция всюду равна нулю:

Теперь обратимся к циркуляции вектора . По определению циркуляция равна:

Вычислим этот интеграл для случая прямого тока.

Пусть замкнутый контур лежит в плоскости, перпендикулярной к току (ток перпендикулярен к плоскости чертежа и направлен за чертёж):

В каждой точке контура вектор направлен по касательной к окружности, проходящей через эту точку. Заменим в выражении для циркуляции через ( – проекция элемента контура на направление вектора ).

Из рисунка видно, что равно , где b – расстояние от провода с током до . – угол, на который поворачивается радиальная прямая при перемещении вдоль контура на отрезок . Таким образом подставив выражение для магнитной индукции поля прямого тока:

Получим:

С учетом записанного равенства, выражение для циркуляции:

При обходе по контуру, охватывающему ток, радиальная прямая всё время поворачивается в одном направлении, поэтому .

Иначе дело обстоит, если ток не охватывается контуром (рис. б). В этом случае при обходе по контуру радиальная прямая поворачивается сначала в одном направлении (участок 1 – 2), а затем в другом (участок 2 – 1), вследствие чего .

Учтя этот результат, можно написать:

где под подразумевается ток, охватываемый контуром. Если контур тока не охватывает, циркуляция вектора .

Знак этого выражения зависит от направления обхода по контуру.

С помощью соотношения выше, легко восстановить формулу для магнитной индукции поля прямого тока.

Представим плоский контур в виде окружности радиуса b:

В каждой точке этого контура вектор одинаков по величине и направлен по касательной к окружности. Следовательно циркуляция равна произведению B на длину окружности , и соотношение для циркуляции примет вид:

Откуда:

Случай неплоского контура:

Отличается от случая плоского контура лишь тем, что при перемещении вдоль контура радиальная прямая не только поворачивается вокруг провода, но и перемещается вдоль него. Все выводы сделанные выше для плоского контура останутся справедливыми и для случая неплоского и в итоге мы придём в формуле:

Это формула получена для случая прямого тока, но она справедлива и для тока, текущего по проводу произвольной формы, например для кругового тока.

Допустим, что некоторый контур охватывает несколько проводов с токами. В силу принципа суперпозиции:

Каждый из интегралов в этой сумме равен . Следовательно:

Если токи текут во всём пространстве, где расположен контур, алгебраическую сумму токов, охватываемых контуром, можно представить в виде:

Интеграл берётся по произвольной поверхности S, натянутой на контур. Вектор есть плотность тока в той точке, где расположена площадка dS; – положительная нормаль к этой площадке (то есть нормаль, образующая с направлением обхода по контуру при вычислении циркуляции правовинтовую систему). Заменим сумму токов последним выражением:

(интегральная формулировка теоремы)

Преобразовав правую часть по теореме Стокса:

Полученное равенство должно выполняться при произвольном выборе поверхности S, по которой берутся интегралы. Это возможно лишь в том случае, если подынтегральные функции имеют в каждой точке одинаковые значения. Таким образом, ротор вектора магнитной индукции пропорционален вектору плотности тока в данной точке:

Это дифференциальная форма записи теоремы.

Поле, у которого ротор отличен от нуля, называется вихревым или соленоидальным.

Поле соленоида и тороида.

Рассчитаем, применяя теорему о циркуляции, индукцию магнитного поля внутри соленоида. Рассмотрим соленоид длиной , имеющий N витков, по которому течёт ток:

Свежие статьи
Популярно сейчас
Как Вы думаете, сколько людей до Вас делали точно такое же задание? 99% студентов выполняют точно такие же задания, как и их предшественники год назад. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
5288
Авторов
на СтудИзбе
417
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее