Методические рекомендации и задания по физике для самостоятельной работы студентов (С.П. Степина, Н.Б. Бутко - Методические рекомендации и задания по физике для самостоятельной работы студентов), страница 8

Колебательный контур содержит емкость''С = 0.55 нФ и индуктивность 1. = 10 мГн. За какое время происходит потеря энергии в контуре, если логарифмический декремент затухания равен 0.005? (Ответ: 6.8 мс) 14. Запишите полную систему уравнений Максвелла в интегральной и дифференциальной формах и объясните физический смысл каждого из уравнений. Зачем' необходима дифференциальная форма уравнений? 15. Запишите полную систему уравнений Максвелла для стационарных полей (Е = соиФ, В = соиФ ) в интегральной и дифференциальной формах и объясните физический смысл каждого из уравнений.

Вопросы к лабораторным работам 1. «Изучение законов переменного тока» (коэффициент индуктивн ости. 10. Мощность переменного тока. Мгновенное значение мощности переменного тока и среднее значение. Коэффициент мощности. Чему равен коэффициент мощности при резонансе? Н. «Изучение резонанса напряжений» 1. 2. 1 2 3 4 б 6 7 8 9 Что называется индуктивно стью самоиндукции)? . Единицы измерения .Индуктивность прямого соленоида. Чему равно сопротивление конденсатора переменному току? Чему равно сопротивление катушки (дросселя) постоянному току, переменному току? Как зависит сопротивление катушки (импеданс) от материала сердечника? Сравните сопротивление катушки с сердечником с сопротивлением катушки без сердечника.

Во сколько раз индуктивность катушки с сердечником отличается от индуктивности без сердечника по результатам ваших измерений? Начертить и объяснить векторные диаграммы для токов и напряжений в цепях, содержащих конденсатор (емкость), катушку (индуктивность) и омическое сопротивление. Чему равна разность фаз между током и напряжением в этих цепях? Сформулируйте закон Ома для переменного тока.

Что такое эффективное напряжение и эффективное значение тока? Как они выражаются через амплитудные значения напряжения и тока? Какие значения переменного тока и напряжения показывают амперметры и вольтметры переменного тока? Принципиальная схема последовательного контура, в котором происходят вынужденные электромагнитные колебания. Второе правило Кирхгофа для этого контура:напряжения на конденсаторе (У ),на индуктивности (У, ) и иа омическом сопротивлении (Ь/„).

Разность фаз между Ус, У и Ь/„. 3. Векторная диаграмма для последовательного контура в общем случае, 4. Омическое, емкостное и индуктивное сопротивление. б. Явление резонанса в последовательном контуре. Резонансные кривые, Векторная диаграмма при резонансе. 6. Полное сопротивление последовательного контура при резонансе. ?. Чему равна амплитуда напряжения на омическом сопротивлении ( Ь/л ) при резонансе. 8. Как (чем) характеризуются усилительные свойства колебательного контура? 9.

Как (чем) характеризуются избирательные свойства колебательного контура? 10. Добротность контура. От каких величин она зависит? Задания для самостоятельного решения 1 вариант 1, Определить период электромагнитных колебаний в контуре с ицдуктивностью 0.07 Гн и плоским воздушным конденсатором с площадью обкладок 0.45 м2 и расстоянием между ними 0.1 мм. Сопротивление контура мало. 2. Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью 0.025 мкФ и катушки с индуктивностью 1.015 Гн. (Омическим сопротивлением цепи можно пренебречь), Конденсатор заряжен количеством электричества 2.5 мкКл. 1) Написать для данного контура уравнение изменения разности потенциалов на обкладках конденсатора и силы тока в цепи в зависимости от времени. 2) Найти значения разности потенциалов на обкладках конденсатора и силы тока в цепи в моменты Т/8, Т/4 и Т/2 с.

3. Колебательный контур имеет параметры: Ь = 0.02 Гн, С = 0.4 мкФ, К = 2 Ом. Во сколько раз уменьшится амплитуда напряжения на конденсаторе за один период? 4. Два конденсатора С~=0.2 мкФ и Сз=0.1 мкФ включены в цепь переменного тока последовательно. Напряжение в цепи Н = 220 В, частота в = 50 Гц. Найти ток и напряжение на каждом конденсаторе. 47 5.

Найти добротность контура, если гпвестны резонансная частота 560 Гц, емкость 300 пФ, сопротивление 16 Ом. 6. Катушка с внлуктивностью 0,3 Гн и сопротивлением 100 Ом включена,в цепь переменного тока частотой 50 Гц с эффективным напряжением 120 В.

Определите амплитуду тока, сдвиг фаз между током и напряжением и выделяемую мощность. 7. Чему равно полное сопротивление цепи Х сдвиг фаз тур между напряжением и током, если К и С включены параллельно? 8. Запишите уравнения Максвелла через поток вектора электрического смещения Фо, поток вектора магнитной индукции Фв, заряд Д и силу тока 1. П вариант 1. На какую длину волны будет резонировать контур, состоящий из катушки длиной 0.5 м и сечением 3 см2, имеющей 1000 витков, н конденсатора емкостью 2 мкФ? 2. Уравнение изменения со временем разности потенциалов на обкладках конденсатора в колебательном контуре дано в виде 11 = 50соз104нГ В. Емкость конденсатора равна 0.9 мкФ. Найти: 1) период колебаний, 2) индуктивность контура; 3) закон изменения со временем силы тока в цепи; 4) длину волны, соответствующую этому контуру. 3.

Через сколько периодов амплитуда колебаний уменьшится в е раз в контуре с параметрами: С = 0.5 мкФ, Ь = 1 Гн, К= 30 Ом? 4. Амплитуда напряжения на конденсаторе при собственных колебаниях в контуре 1)с = 10 В. Найти амплитуду тока, если С = '1 мкФ, Ь = 1 Гн, К. = 10 Ом. 5. В колебательный контур включен источник с амплитудой 1)о=5В.

Емкость С = 350 пФ, индуктивность Ь = 1 Гн. Найти добротность контура и его омическое сопротивление (1)с=150 В). 6. В цепи переменного тока (Т=50 с) последовательно включены конденсатор С= 1 мкФ и катушка Ь = 1 Гн, К = 100 Ом. Найти разность фаз между током и напряжением. 7. Чему равно полное сопротивление цепи Х сдвиг фаз 1ур между напряжением и током, если К и Ь включены параллельно? 48 дВ 8. Докажите, что уравнения Максвелла го/Е = -- — и с//т В = 0 д/ совместимы, то есть первое из них не противоречит второму. Швариант 1. Какую емкость надо включить в колебательный контур, чтобы при индуктивности 12 мГн получить звуковую частоту 1100 Гц? 2. Колебательный контур состоит из конденсатора емкоствю 0.025 мкФ и катушки с индуктивностью 1.015 Гн.

(Омическим сопротивлением цепи можно пренебречь). Конденсатор заряжен количеством электричества 2.5 мкКл. 1) Написать для данного контура уравнение изменения со временем энергии электрического поля, энергии магнитного поля и полной энергии. 2) Найти значения энергии электрического поля, энергии магнитного поля и полной энергии в моменты времени Т/8, Т/4 и Т/2' с. 3. Колебательный контур состоит из конденсатора и катушки с индуктивностью 1 Гн.

Найти омическое сопротивление контура, если амплитуда собственных колебанйй за 0.05 с уменьшается в 2.7 раза. 4. Амплитуда напряжения' на ' конденсаторе при свободных колебаниях в контуре равна ! 0 В. Найти амплитуду тока, если С = 1 мкФ, Ь = 1 Гн, К = 10 Ом. 5. Найти добротность контура по данным: резонансная частота ~ =600 Гц, емкость С=350 пФ, сопротивление 2=15 Ом. б. В цепь с частотой 50 Гц включены сопротивление 1 кОм и катушка с железным сердечником длиной 40 см, диаметром 4 см и числом витков 400. Найти магнитную проницаемость железа, если сдвиг фаз между ЭДС и током 30'. 7.

Чему равно полное сопротивление цепи У. сдвиг фаз 18о между напряжением и током,. если К, Ь и С включены параллельно? 8. Докажите с помощью одного из уравнений Максвелла, .что переменное во времени магнитное поле не может существовать без электрического поля. 49 Вопросы к лабораторным работам 1. «Изучение гприода» 1. Объясните явление термоэлектронной эмиссии. Что называется работой выхода? 2. Устройство электронных ламп гдиода и триода). 3. Назначение катода, анода и управляющей сетки.

4. Анодные характеристики триода. Чем они отличаются друг от друга? 5. Сеточные характеристики триода. Чем они отличаются друг от друга? б. Выполняется ли закон Ома для электронных ламп? Что такое «закон трех вторыхв? 7, Объясните явление насыщения. От чего зависит ток насыщения? 8. Параметры триода, их определение, единицы измерения, практический метод вьшмсления. 9. Использование триода. 11. «Изучение полупроводникового диода и выпрямителя на полупроводниковых диодах» 1. Полупроводники, их основные свойства. Качественное отличие полупроводников от металлов и от диэлектриков. 2. Зонная структура энергетических уровней металлов, полупроводников и диэлектриков.

3. Собственная и примесная электропроводность с точки зрения строения вещества и в зонной теории. 4, Контакт двух полупроводников и- и р-типа. Полупроводниковый диод, 5. Выпрямляющее действие полупроводникового диода. б. Схема однополупериодного вьлтрямителя на полупроводниках. Принцип действия. 7. Схема простейшего двухполупериодного выпрямителя и принцип' его действия.

8. Сглаживающий фильтр. Роль конденсатора и дросселя. Физические явления, происходящие в фильтре. 9. Коэффициент выпрямления„внутреннее сопротивление и крутизна вольт-амперной характеристики полупроводникового диода. 50 1. «Изучение электронного осциллографа» 1. Назначение осциллографа. 2, Устройство осциллографа. Электронно-лучевая трубка. Электронная пушка. 3. Принципиальная схема, принцип действия и назначение генератора развертки. При каком условии наблюдается устойчивая картина на экране осциллографа? 4. Чувствительность пластин осциллографа.

Вывод формулы чувствительности. Расчетная формула чувствительности. 5. Назначение ручек на панели осциллографа. 6. Что изменяется на экране и внутри осциллографа при повороте ручек: а) «ось Х» б) «ось У» в) «яркость>> г) «диапазон часто» 7. Как определить с помощью осциллографа частоту исследуемого напряжения? Как определить его форму? а. Сложение взаимно перпендикулярных гармонических колебаний одной частоты. Вид фигур Лиссажу при разности фаз: а) 0; б) л'/2; в) л..

Вывод общей формулы. 9. Вид фигур Лиссажу при соотношении частот 1:2; 1:3; 2:1; 2:3. 51 СОДЕРЖАНИЕ Постоянный ток. Магнитное поле тока. Электромагнитная индукция Электромагнитные колебания, Рекомендуемая литература 1. Савельев И.В, «Курс общей физики» т.П М.Астрель,2004 3. Яворский В.М., Детлаф А.А., Милковская Л.Б. «Курс физики» М.Наука, 1972 52 Вопросы для подготовки к экзамену.... Электр остатика Взаимодействие зарядов.

Электрическое поле.... Электроемкость проводника. Конденсаторы... 2. Калашников С.Г. «Электричество» М.Наука, 1976 ,...,...б ......13 ....21 .......30 .37 ..... 43 .