Д.Ф. Киселев, А.С. Жукарев, С.А. Иванов и др. - Электричество и магнетизм. Методика решения задач

Д.Ф. Киселев, А.С. Жукарев, С.А. Иванов,С.А. Киров, Е.В. ЛукашеваЭЛЕКТРИЧЕСКТВО И МАГНЕТИЗМ.МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧДопущено УМО по классическому университетскому образованию РФв качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений,обучающихся по направлению 010700.62 «Физика»и по специальности 010701.65 «Физика»МоскваФизический факультет МГУ им. М.В.

Ломоносова2010Оглавление2Д.Ф. Киселев и др. Электричество и магнетизм. Методикарешения задач / Учебное пособие. М.: Физический факультет МГУ, 2010.332 с.ISBN 978-5-8279-0084-9Учебное пособие по решению задач по курсу «Электричество имагнетизм» написано на основании многолетнего опыта проведения занятий по физике на физическом факультете МГУ. При этом авторы стремились использовать в первую очередь наиболее характерные и типичныезадачи. С этой целью наряду с оригинальными задачами были использованы формулировки условий задач из существующих учебников, задачников и учебных пособий, которые подвергались существенному исправлению и доработке.Пособие разбито по главам, каждая из которых включает в себятеоретический материал, основные типы задач и методы их решения,примеры решения задач, а также задачи для самостоятельного решения.Настоящее пособие предназначено для студентов высших учебныхзаведений и имеет целью помочь им овладеть основными методами иприобрести навыки решения задач по курсу электричество и магнетизм.Рецензенты: д.ф.-м.

н., профессор Г.С. Плотников,д.ф.-м. н., профессор А.С. ИлюшинISBN 978-5-8279-0084-9© Физический факультет МГУим. М.В. Ломоносова, 2010 г.© Коллектив авторов, 2010 г.Оглавление3К читателям серии пособий«УНИВЕРСИТЕТСКИЙ КУРС ОБЩЕЙ ФИЗИКИ»На кафедре общей физики физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова создан и готовится к изданию «Университетский курс общейфизики», предназначенный для студентов физических специальностейвузов.Курс охватывает четыре раздела: «Механика», «Молекулярная физика», «Электромагнетизм» и «Оптика». Отличительной особенностьюданного курса является то, что в нем в методическом отношении осуществлено единство основных форм обучения физике: лекции, лабораторныеработы и семинары.

В системе университетского образования теоретический материал излагается в основном в лекционных курсах, а умение решать задачи отрабатывается на семинарских занятиях. Развитие навыковэксперимента и анализа его результатов происходит в процессе занятий вобщем физическом практикуме. В связи с этим, каждый раздел курса состоит из четырех пособий: «Лекции», «Лекционный эксперимент», «Лабораторный практикум» и «Методика решения задач».Каждая глава пособия «Лекции» содержит материал базового уровня, соответствующего программе курса, и отражает современные тенденции и технологии физического образования.

Лекции по каждой теме сопровождаются демонстрацией основных физических экспериментов, описание которых представлено в пособии «Лекционный эксперимент».Пособием, позволяющим развивать умение решать физические задачи, является «Методика решения задач», которое составлено с такимрасчетом, чтобы им можно было пользоваться для самостоятельной работы. Весь материал разбит на главы. Разбор задач всех глав проводится поединой схеме, причем каждую главу можно прорабатывать независимо отдругих.Неотъемлемой частью курса общей физики служит лабораторныйпрактикум. Материалы пособия «Лабораторный практикум» достаточныдля самостоятельной подготовки к выполнению работ. В связи с этим впособии имеется как общее теоретическое введение, так и более подробное изложение теории к каждой лабораторной работе.

Кроме того, в каждой работе сформулированы цель и идея эксперимента, дано описаниеустановки и подробное изложение последовательности проведения эксперимента и обработки результатов.Все пожелания и замечания по пособиям курса будут с благодарностью приняты и рассмотрены на кафедре общей физики физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова.Оглавление4ОГЛАВЛЕНИЕПредисловие...................................................................................................................6Глава 1. Постоянное электрическое поле в вакууме.

Закон Кулона.Электростатическая теорема Гаусса.........................................................8§ 1.1 Теоретический материал. .....................................................................8§ 1.2. Основные типы задач (классификация) ...........................................13§ 1.3. Методы решения и примеры решения задач ...................................14§ 1.4. Задачи для самостоятельного решения ............................................46Литература к главе 1....................................................................................51Глава 2. Энергия электростатического поля. Потенциал ...................................52§2.1 Теоретический материал. ....................................................................52§2.2.

Основные типы задач (классификация) ............................................56§2.3. Методы решения и примеры решения задач ....................................56§2.4. Задачи для самостоятельного решения. ............................................78Литература к главе 2....................................................................................81Глава 3.

Проводники в электростатическом поле. Электроемкость. ...............82§ 3.1. Теоретический материал ...................................................................82§ 3.2. Основные типы задач (классификация). ..........................................87§ 3.3. Методы решения и примеры решения задач. ..................................87§ 3.4. Задачи для самостоятельного решения. .........................................106Литература к главе 3..................................................................................109Глава 4. Диэлектрики в электростатическом поле. ...........................................110§ 3.1.

Теоретический материал .................................................................110§ 3.2. Основные типы задач (классификация). ........................................114§ 3.3. Методы решения и примеры решения задач. ................................115§ 3.4. Задачи для самостоятельного решения.

.........................................140Литература к главе 4..................................................................................144Глава 5. Энергия электрического поля. Пондеромоторные силы. ..................145§ 3.1. Теоретический материал .................................................................145§ 3.2. Основные типы задач (классификация). ........................................149§ 3.3. Методы решения и примеры решения задач. ................................149§ 3.4. Задачи для самостоятельного решения. .........................................170Литература к главе 5..................................................................................173Глава 6. Постоянный электрический ток. ...........................................................174§ 3.1. Теоретический материал .................................................................174§ 3.2.

Основные типы задач (классификация). ........................................181§ 3.3. Методы решения и примеры решения задач. ................................181§ 3.4. Задачи для самостоятельного решения. .........................................198Литература к главе 6..................................................................................203Глава 7. Магнитное поле стационарного тока в ваеууме..................................204§ 3.1. Теоретический материал .................................................................204§ 3.2. Основные типы задач (классификация).

........................................209§ 3.3. Методы решения и примеры решения задач. ................................210§ 3.4. Задачи для самостоятельного решения. .........................................234Литература к главе 7..................................................................................238Оглавление5Глава 8. Электромагнитная индукция. Коэффициентысамоиндукции и взаимоиндукции..........................................................239§ 3.1. Теоретический материал .................................................................239§ 3.2. Основные типы задач (классификация).

........................................242§ 3.3. Методы решения и примеры решения задач. ................................243§ 3.4. Задачи для самостоятельного решения. .........................................265Литература к главе 8..................................................................................271Глава 9. Энергия и силы в магнитостатике.........................................................272§ 3.1. Теоретический материал .................................................................272§ 3.2.

Основные типы задач (классификация). ........................................274§ 3.3. Методы решения и примеры решения задач. ................................274§ 3.4. Задачи для самостоятельного решения. .........................................295Литература к главе 9..................................................................................300Глава 10. Магнетики в постоянном магнитном поле.........................................301§ 3.1. Теоретический материал .................................................................301§ 3.2.

Основные типы задач (классификация). ........................................308§ 3.3. Методы решения и примеры решения задач. ................................309§ 3.4. Задачи для самостоятельного решения. .........................................340Литература к главе 10................................................................................346Глава 11. Переходные процессы в RL, RC и RLC цепях.Свободные электрические колебания в контурах. .............................347§ 3.1.