Учебник - Методы решения задач в общем курсе физики. Электричество и магнетизм - Корявов В.П. (1238771)
Текст из файла
УДК 536:539 ББК 22.317+22.36 Кбб Коранов В.П. К 66 Методы решения задач в обшем курсе физики. Электричество имагнетизм:Учеб.пособие/В.П.Корявов.-М., Студент,2011,— 533 ел ил. 18В1ч1 978-5-4363-0009-2 В учебном пособии подробно разобраны методы регления задач по курсу электричества и магнетизма. Зааачи систематизированы по разаелам, каждый из которых предваряется кратким изложением теоретического материала. Доя студентов технических вузов, а такхсе лрелодаватееей 4изики выстих и средние учебных заведений. УДК 536:539 ББК 22.317+22.36 18В1ч 978-5-4363-0009-2 © 000 «ТИД «Студент», 2011 ПРЕДИСЛОВИЕ Эта книга продолжает рассмотрение методов решения задач в общем курсе физики, начатое в ранее вышедших книгах В.П.
Коря- вова: Методы решения задач в общем курсе физики. Механика, 2007; Методы решения задач в общем курсе физики. Термодинамика и молекулярная физика, 2009. Ссылки на них в дальнейшем будут отмечаться 1 и 2. Здесь повторяем часть предисловия к вышедшим книгам. Особенности преподавания физики в Московском физико-техническом институте (МФТИ) заключаются, во-первых, в значительности затрачиваемого времени (шесть семестров) и, во-вторых, в привлечении к преподаванию по совместительству сотрудников исследовательских физических институтов Российской академии наук и различных министерств, т. е. весьма квалифицированных специалистов.
Любая практическая деятельность физиков фактически сводится к решению конкретных задач. Понимание этого привело к тому, что и в процессе обучения, и при проверке знаний на экзаменах на кафедре общей физики МФТИ большое внимание уделяется умению решать задачи. Поэтому все экзамены включают письменные контрольные работы. О достаточной сложности предлагаемых задач свидетельствует то, что студентам на письменных экзаменах разрешается пользоваться учебниками, книгами, конспектами и другими учебными пособиями. Придумывать новые задачи — обязательное требование к сотрудникам кафедры общей физики.
О числе задач можно судить, например, по тому, что в первом семестре, посвященном изучению механики, надо иметь 20 задач (контрольная по первому заданию и экзаменационная работа по два варианта из 5 задач). Эга трудная работа (придумывание задач) проводится на кафедре более полувека.
Накоплено много хороших задач. Практически исчерпаны все возможные варианты. Лучшие и показательные (представительные) задачи вошли в три тома сборника под редакцией В.А. Овчинкина. В пер- з вом томе (Сборник задач по общему курсу физики в трех частях / Под ред. В.А. Овчинкина. В 3 ч. Ч. 1. Механика. Термодинамика и молекулярная физика. — 2-е изд., испр. и доп. — М.: Изд-во МФТИ, 2002) содержится 1060 задач по механике и 827 задач по термодинамике и молекулярной физике.
Во втором томе (Сборник задач по общему курсу физики в трех частях / Под ред. В.А. Овчинкина. Ч. 2. Электричество и магнетизм. Оптика. — М.: Физматкнигв, 2004) содержится 715 задач по электричеству и магнетизму и 627 задач по оптике. В предлагаемой книге систематизированы и приведены методы решения задач по электричеству и магнетизму, содержащихся в упомянутом сборнике. Каждый из 12 тематических разделов начинается с краткого изложения основных теоретических результатов. В отличие от имеющихся различных задачников с решениями здесь возможно впервые сделан акцент на изложении методов решения задач и соответствующей систематизации.
Предполагается, что основными читателями данной книги могут стать преподаватели и студенты физических специальностей университетов и институтов, а также преподаватели школ. Более 40 лет автор имел возможность общаться с сотрудниками кафедры обшей физики МФТИ и благодарен им за все полезное, что смог от них почерпнуть, а также благодарен профессору А.Д. Гладуну за поддержку работы, А.В. Гуденко за полезные замечания, сделанные им после детального ознакомления с рукописью книги. За помощь в издании книги автор выражает большую благодарность Д.П. Корявову.
Автор ВВЕДЕНИЕ Методы решений новых задач создаются на основе общих сведений о рассматриваемых явлениях и известных методах решения похожих задач. Затруднения при решении задач следует преодолевать дополнительными усилиями, чтением учебников, беседой с однокурсниками, обсуждением на семинарских занятиях с преподавателями. Эта книга также может быть полезна, если самостоятельные упорные предварительные попытки найти решение не дают результата.
Автор старался, чтобы книга не была решебником, а помогала бы освоить методы решения, проясняла бы трудные вопросы. Если человек не хочет научиться решать задачи, а стремится лишь к сдаче тетради с заданием, он найдет, откуда переписать решения, может быть и неправильные, и сделает это без настоящей пользы для себя. Автор надеется, что, воспользовавшись этой книгой, даже ленивый чему-нибудь научится. В общем курсе физики электричество и магнетизм существенно отличаются от школьной программы. Решение задач полезно проводить по следующему плану: 1) хорошо понять условие задачи, используя рисунки и дополняя их затем по ходу решения; 2) обдумать условие задачи и возможные пути и варианты решений; 3) используя нужные физические законы, выписать уравнения, и если они в векторном виде, то выбрать удобную систему координат и записать уравнения в проекциях; 4) выписать дополнительные условия, которые необходимы для решения задачи, и написать решение уравнений; 5) провести анализ результатов решения: по размерности, по правильности предельных значений полученных зависимостей (с учетом области применимости решения), по разумности порядков вычисленных величин (по грубым оценкам и здравому смыслу).
В данной книге автор не стремился доводить решения конкретных задач до численных результатов (за некоторым исключением). 5 Важно было проследить цепочки задач, попытаться их систематизировать и провести анализ различных вариантов. В скобках указываются номера задач из Сборника задач по общему курсу физики под ред. В.А. Овчинкина (Ч. 2.
— М.: Изд-во МФТИ, 2004), в которых возможно применение излагаемых методов решения. Наша цель — показать, как общие физические законы, которые будут кратко изложены, позволяют решить большое число задач. 1. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЗАРЯД И НАПРЯЖЕННОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ. ДИПОЛЬ. ТЕОРЕМА ГАУССА При изучении механики был рассмотрен закон всемирного тяготения (гравитации), определяющий силу взаимодействия между двумя точечными массами (см. 1, с. 135). Было введено поле тяготения, напряженность поля, экспериментально получена теорема Гаусса. Опыты показывают, что между телами могут быть взаимодействия, значительно превышающие гравитационные, связанные с электрическими зарядами тел. Заряды на телах возникают в результате явления, называемого электризацией (разделение зарядов).
В равных количествах появляются положительные и отрицательные заряды. Между телами с зарядами одинакового знака существует отталкивание, а между телами с зарядами разных знаков — притяжение. Электрические заряды изменяют свойства пространства, окружающего заряженное тело, создают электрическое поле, которое проявляет себя тем, что действует на заряженные тела.
Заряды являются количественной мерой взаимодействия заряженных тел. Экспериментально получен заков Кулона для силы взаимодействия двух неподвижных точечных тел с зарядами ~у, и у в зависимости от расстояния между ними г: р Ч1~2 г (1.1) Здесь векторы обозначены полужирным шрифтом: г' — сила, действующая на тело с зарядом дз; г — расстояние от тела с зарядом д, до тела с зарядом д,. Величина (г/г) — единичный вектор в направлении г, который определяет направление силы г. Такое написание формулы (1.!) показывает, что величина силы обратно пропорциональна квадрату расстояния между заряженными телами малых (точечных) размеров. В этой формуле отсутствует влияние среды, окружающей тела, т.
е. предполагается, что заряженные тела находятся в вакууме. Однако сразу отметим, что влияние воздуха на силы взаимодействия очень мало и им можно пренебречь. 7 Единицы измерения зарядов можно получить из (1.!). Используя системы СГС и Гаусса (расстояние в см, сила в динах) находим единицу заряда (СГСЭ ед. заряда). Исторически практической единицей заряда (в системе СИ) стал кулон (1 Кл = 3 . 1Оо СГСЭ ед. заряда). При этом закон Кулона (в системе СИ) имеет вид 4~42 г о 4ясог- г ' Здесь электрическая постоянная (диэлектрическая постоянная вакуума) 1О = — = 8,85 10 ц Ф/м, 4яс где с — скорость света; сила измеряется в ньютонах, расстояние — в метрах; Ф вЂ” фарада.
В дальнейшем тексте для основных формул в системе Гаусса будут приведены их аналоги в системе СИ (в фигурных скобках). Сравнение электростатических (кулоновских) Г„и гравитационных Г, сил можно сделать для частиц с известными зарядами и массами, например протона и электрона (Хо 1.1). Из таблиц в соответствующих единицах измерения зарядов, масс и постоянной гравитации находим Р„ с 2 ' для протона это 1,24 10о', для электрона 4,17 104'.
Характеристики
Тип файла DJVU
Этот формат был создан для хранения отсканированных страниц книг в большом количестве. DJVU отлично справился с поставленной задачей, но увеличение места на всех устройствах позволили использовать вместо этого формата всё тот же PDF, хоть PDF занимает заметно больше места.
Даже здесь на студизбе мы конвертируем все файлы DJVU в PDF, чтобы Вам не пришлось думать о том, какой программой открыть ту или иную книгу.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
