72
МИНИСТЕРСТВО СТРОИТЕЛЬСТВА РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН ТАШКЕНТСКИЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ КАФЕДРА «МАТЕМАТИКА И ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ» ФИЗИКА Методические указания и контрольные задания для студентов заочной формы обучения Ч А С Т Ь -2 Электростатика. Электродинамика. Электромагнетизм. Оптика и квантовая физика. ТАШКЕНТ 2019

L : R D ? G L K : J O B L ? D L M J G H K L J H B L ? E V G U D : N ? > …taqi.uz/pdf/sirtqi/Fizika_(rus_zaoch_2019)/Fizika... · 2019. 3. 15. · Кл 4 Закон Кулона

  • Upload
    others

  • View
    5

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

  • МИНИСТЕРСТВО СТРОИТЕЛЬСТВА РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

    ТАШКЕНТСКИЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ

    КАФЕДРА «МАТЕМАТИКА И ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ»

    ФИЗИКА

    Методические указания и контрольные задания

    для студентов заочной формы обучения

    Ч А С Т Ь -2

    Электростатика. Электродинамика.

    Электромагнетизм. Оптика и квантовая физика.

    ТАШКЕНТ 2019

  • 2

    Методическое пособие одобрено научно-методическим Советом

    Ташкентского архитектурно-строительного института (протокол №1

    от 28.09.19г)

    Авторы:

    Кандидат физико-математических наук, доцент Курбанов Р.

    Кандидат физико-математических наук, доцент Худайбердиев С.

    Рецензенты:

    Доктор физико-математических наук, профессор

    Исаханов З. А. (ТГТУ)

    Кандидат педагогических наук, доцент Худайберганов А. (ТАСИ)

    Общая физика: Методические указания и контрольные задания

    для студентов заочной формы обучения. Часть 2.

    Цель настоящего учебно-методического пособия – оказать по-

    мощь студентам-заочникам инженерно-технических специальностей

    высших учебных заведений в изучении курса общей физики.

    Методическое пособие предназначено для следующих направле-

    ний обучения: 5340200-Строительство зданий и сооружений (по ви-

    дам); 5340300-Городское строительство и хозяйство; 5340400-Стро-

    ительство и монтаж инженерных коммуникаций (по видам); 5340500-

    Производство строительных материалов, изделий и конструкций;

    5340700-Гидротехническое строительство (по видам); 5341100-Стои-

    мостной инжиниринг; 5311500-Геодезия, картография и кадастр.

    В пособии даны общие методические указания, учебный мате-

    риал, перечень теоретических вопросов, примеры решения задач с

    пояснениями, и варианты контрольных работ по разделам курса об-

    щей физики электростатика, электродинамика, электромагнетизм, оп-

    тика и квантовая физика.

    В конце пособия приведены ответы решений задач.

    © Ташкентский архитектурно-строительный институт

  • 3

    ВВЕДЕНИЕ

    Настоящие учебно-методические материалы предназначены для

    студентов заочной формы обучения и являются руководством в

    изучении дисциплины «Общая физика». Они содержат в себе реко-

    мендации студентам заочникам при выполнении контрольных зада-

    ний, а также методические указания по изучению разделов физики,

    «Электромагнетизм» и «Оптика», с решениями типовых задач. В ре-

    шениях задач приведено примерное их оформление с пояснениями.

    Приведены контрольные задачи для тридцати вариантов, которые

    разбиты на семь частей: электростатика, электродинамика, маг-

    нитное поле, электромагнитная индукция, электромагнитные коле-

    бания и волны, геометрическая и волновая оптика а также квантовая

    физика. В конце даны ответы задач контрольных заданий.

    Данное методическое пособие является одной из составных час-

    тей организационно-методического обеспечения студентов-заочников

    инженерных специальностей кафедры математики и естественных

    наук.

    ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

    Учебная работа студента-заочника по изучению физики склады-

    вается из следующих основных элементов: самостоятельного изуче-

    ния физики по учебным пособиям, решения задач, выполнения конт-

    рольных и лабораторных работ, а также итоговая контрольная работа.

    САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА ПО УЧЕБНЫМ ПОСОБИЯМ

    Самостоятельная работа по учебным пособиям является главным

    видом работы студента-заочника. Студентам рекомендуется:

    1. Изучать курс систематически в течение всего учебного про-

    цесса. Изучение физики в сжатые сроки перед экзаменом не даст

    глубоких и прочных знаний.

    2. Выбрав какое-либо учебное пособие в качестве основного для

    определенной части курса, придерживаться данного пособия при

    изучении всей части или, по крайней мере, ее раздела. Замена одного

    пособия другим в процессе изучения может привести к утрате логи-

    ческой связи между отдельными вопросами. Но если основное посо-

  • 4

    бие не дает полного или ясного ответа на некоторые вопросы прог-

    раммы, необходимо обращаться к другим учебным пособиям.

    3. При чтении учебного пособия составлять конспект, в котором

    записывать законы и формулы, выражающие эти законы, опреде-

    ления физических величин и их единицы, делать чертежи и решать

    типовые задачи. При решении задач следует пользоваться между-

    народной системой единиц СИ.

    4. Самостоятельную работу по изучению физики подвергать сис-

    тематическому контролю. Для этого после изучения очередного

    раздела следует ставить вопросы и отвечать на них. При этом надо

    использовать рабочую программу физики.

    5. Прослушать курс лекций по физике, организуемый для студе-

    нтов-заочников. Пользоваться очными консультациями преподавате-

    лей, а также задавать им вопросы в письменном виде.

    При изучении физики студент встречается с многими единицами

    физических величин. Без основательного знания систем единиц СИ

    (система интернациональная), без умения пользоваться еею при ре-

    шении физических задач невозможно усвоить курс физики и тем

    более применять физические знания на практике

    РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ

    Систематическое решение задач - необходимое условие успеш-

    ного изучения курса физики. Решение задач помогает уяснить фи-

    зический смысл явлений, закрепить в памяти формулы, прививает

    навыки практического применения теоретических знаний.

    При решении задач необходимо выполнять следующее:

    1. Указать основные законы и формулы, на которых базируется

    решение, и дать формулировку этих законов, разъяснить буквенные

    обозначения формул. Если при решении задач применяется формула,

    полученная для частного случая, не выражающая какой-нибудь закон,

    или не являющаяся определением какой-нибудь физической вели-

    чины, то ее следует вывести.

    2. Дать чертеж, поясняющий содержание задачи в тех случаях,

    когда это возможно; выполнять его надо аккуратно при помощи чер-

    тежных принадлежностей.

  • 5

    3. Решение задачи сопровождать краткими, но исчерпывающими

    пояснениями.

    4. Решить задачу в общем виде, т.е. выразить искомую величину

    в буквенных обозначениях величин, заданных в условии задачи и

    взятых из таблицы. Физические задачи весьма разнообразны, и дать

    единый рецепт их решения невозможно. Однако, как правило, их

    следует решать в общем виде. При этом способе не производятся

    вычисления промежуточных величин; числовые значения подстав-

    ляются только в окончательную (рабочую) формулу, выражающую

    искомую величину.

    5. Подставить в рабочую формулу размерности или обозначения

    единиц и убедиться в правильности размерности искомой величины

    или ее единиц.

    6. Выразить все величины, входящие в рабочую формулу, в

    единицах СИ и выписать их для наглядности столбиком.

    7. Подставить в окончательную формулу, полученную в резуль

    тате решения задачи в общем виде, числовые значения, выраженные в

    единицах одной системы. Несоблюдение этого правила приводит к

    неверному результату.

    8. Записать в ответе числовое значение и сокращенное наимено-

    вание единицы измерения искомой величины.

    Умение решать задачи приобретается длительными и система-

    тическими упражнениями. Чтобы научиться решать задачи и подго-

    товиться к выполнению контрольной работы следует после изучения

    очередного раздела учебника, внимательно разобрать помещенные в

    настоящем пособии примеры решения типовых задач, а также реко-

    мендуется решить задачи из задачников по физике, например по 5-6 в

    списке литературы. Поэтому решение задач из этого раздела подго-

    тавливает студента к выполнению контрольной работы.

    ВЫПОЛНЕНИЕ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ

    Выполнение контрольных работ студентами и рецензирование их

    преподавателем преследует две цели: во-первых, осуществление инс-

    титутом контроля за работой студента; во-вторых, оказание ему по-

    мощи в вопросах, слабо усвоенных или непонятных. К выполнению

  • 6

    контрольных работ по каждому разделу курса студент-заочник прис-

    тупает только после изучения материала, соответствующего данному

    разделу программы, внимательного ознакомления с примерами и пос-

    ле решения задач, предназначенных для самостоятельного решения.

    При выполнении контрольных работ студенту необходимо руко-

    водствоваться следующим:

    1. Контрольные работы выполняются только по условиям задач

    данного пособия. Замена какой-либо контрольной работы другой

    взятой из аналогичного пособия, но другого года издания, не допус-

    кается.

    2. Контрольные работы выполняются в обычной школьной тет-

    ради, на обложке которой приводятся сведения по следующему об-

    разцу:

    Контрольная работа № 2 по физике

    студента 1 курса заочного отделения

    ИСФ, группа №…, шифр 3861011.

    Исматуллаев З. Адрес: 700052, г.

    Ташкент ул. Кадырова дом 4, кв. 25.

    Дата отсылки: 5 января 2019г.

    3. Для замечаний преподавателя на страницах тетради оставля-

    ются поля. Каждая следующая задача должна начинаться с новой ст-

    раницы. Условия задач переписываются полностью без сокращений.

    4. Решения задач должны сопровождаться исчерпывающими, но

    краткими объяснениями, раскрывающими физический смысл упот-

    ребляемых формул, и выполняться в соответствии с правилами, изло-

    женными в параграфе “Решение задач”.

    5. Решение задач следует располагать в порядке следования их

    номеров.

    6. В конце контрольной работы необходимо указать, каким учеб-

    ником или учебным пособием студент пользовался при изучении

    физики (название учебника, автор, год издания). Это делается для то-

    го, чтобы рецензент в случае необходимости мог указать, что сле-

    дует студенту изучить для завершения контрольной работы.

  • 7

    7. Высылать на рецензию следует одновременно не более одной

    работы.

    8. Контрольная работа дольжна быт прислана в срок (до сессии).

    Невыполнение этого требования не дает возможности рецензенту

    своевременно указать студенту на допущенные им ошибки и удлин-

    яет срок рецензирования работы.

    9. После получения из института прорецензированной работы

    студент обязан выполнить указания рецензента.

    10. Во избежание одних и тех же ошибок, очередную работу

    следует высылать в институт только после получении рецензии на

    предыдущую.

    11. Если контрольная работа при рецензировании получила неу-

    довлетворительную оценку, студент обязан представить ее на повтор-

    ную рецензию, включив в нее задачи, решение которых оказались

    неверными. Повторная работа представляется вместе с работой, оце-

    ненной неудовлетворительно.

    12. Контрольные работы, которые получили оценку «3» и выше,

    предъявляются экзаменатору. Без предъявления соответствующей

    прорецензированной и зачтенной контрольной работы студент не

    допускается к итоговому контролю по предмету «Общая физика».

    УЧЕБНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ

    КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

    В помощь студенту-заочнику для выполнения контрольных ра-

    бот, ниже представлены основные формулы физических законов.

    Физические величины и формулы приведены строго в соответствии

    последовательностью изложения физических законов, принятых в

    современных учебниках. Отличительной чертой приведенных дан-

    ных является то, что в них приведены не только исходные формулы,

    вытекающие из определений физических величин и законов, но и

    множество выражений, которые могут быть получены из основыных

    с помощью математических преобразований. Поэтому многие фор-

    мулы приведенные в справочнике не встречаются или отсутствуют в

    физической литературе. Физические выражения и комментарии к ним

    значительно упрощают решения контрольных заданий по физике.

  • 8

    В учебном материале наряду с основным, приведены также и

    производные единицы измерения физической величины. Все выраже-

    ния приведены в соответствии с единицами измерений в системе СИ.

    Приведенные в конце материала справочные данные об основных фи-

    зических константах, таблица значений тригонометрических функций

    в пределах углов 0-900, а также таблица множителей и приставки СИ

    для образования десятичных кратных и дольных единиц, позволяет

    студенту-заочнику оперативно находит необходимую информацию.

    Представленный учебный материал является существенным до-

    полнительным материалом к имеющимся физическим учебникам и

    может стать хорошим помощником в освоении курса общей физики,

    в учебе, а также при подготовке к итоговому контролью по предмету.

    ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ЗАКОНЫ ЭЛЕКТРОСТАТИКИ И

    ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ

    № Название физической величины Формула

    определения

    Единица

    измерения

    Электростатика. Закон Кулона. Напряженность поля

    1 Заряд электрона и протона е–=р+=1,6·10–19

    Кл (Кулон)

    2 Количества заряда q в теле кратно

    заряду е– электрона.

    enq

    n-число электронов Кл

    3 Закон сохранения заряда в замк-

    нутой системе 𝑞1 + 𝑞2 +⋯𝑞𝑛 =

    = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡 Кл

    4

    Закон Кулона. R-расстояние между

    зарядами. ε - диэлектрическая про-

    ницаемость среды. q и q0-заряды. 2

    0

    R

    qqkF

    Н

    (Ньютон)

    5 Электрическая постоянная 0 =8,85·10-12 Кл2/(Н·м2)

    6 Коэффициент пропорциональности

    в законе Кулона 9

    0 10941 k Н·м2/Кл2

    7

    Диэлектрическая проницаемость

    среды. Ғ0 и Ғ-сила взаимодействия

    зарядов в вакууме и в среде. Е0 и

    Е-напряженность электрического

    поля в вакууме и в среде.

    ;0

    F

    F

    E

    E0

    Безразмер-

    ная величина

    10 Напряженность электрического

    поля E 0qFE Н/Кл=В/м

  • 9

    11

    Напряженность поля на расстоя-

    нии R от заряда. ε-диэлектричес-

    кая проницаемость среды 2R

    kqE

    Н/Кл=В/м

    12 Принцип суперпозиции поля. nEEEE

    ...21 Н/Кл=В/м

    13

    Напряженность результирующего

    поля, когда векторы направлены

    взаимно перпендикулярно.

    2

    2

    2

    1 EEE Н/Кл=В/м

    14

    Напряженность результирующего

    поля, когда векторы направлены

    между собой под углом α. cos2 21

    2

    2

    2

    1 EEEEE

    15 Поверхностная плотность заряда.

    S-площадь поверхности, q-заряд Sq Кл / м2

    16

    Напряженность поля, равномерно

    заряженной бесконечной плоскос-

    ти с плотностью заряда σ 02E В / м

    18 Напряженность поля, между двумя

    параллельными пластинами 0E В / м

    19

    Напряженность поля вне полого

    шара. 𝑟 > 𝑅; r-расстояние от цент-ра шара. R-радиус шара.

    2

    0

    2

    r

    R

    r

    kqE

    В/м

    20

    Напряженность поля на расстоя-

    нии r от поверхности шара. R-ра-

    диус шара. σ - плотность заряда.

    2

    0

    rR

    RE

    В/м

    21

    Напряженность поля на расстоя-

    нии r от центра заряженного диска

    радиусом R.

    220

    1rR

    dE

    В/м

    22

    Линейная плотность заряда. l-дли-

    на нити. Линейная плотность зар-

    яда кольца. R - радиус кольца; q-

    заряд на кольце.

    lq

    Rq 2 Кл/м

    23

    Напряженность поля на расстоя-

    нии r от заряженной бесконечно

    длинной нити. r

    E02

    В/м

    24

    Ускорение электрона, движущего-

    ся в горизонтальном направлении

    в электрическом поле напряженно-

    стью Е. m масса электрона. md

    eU

    m

    eEa м/с

    2

  • 10

    Работа электрического поля. Потенциал.

    25 Работа поля по перемещению зар-

    яда q0 в электрическом поле. d-пе-ремещение, Е– напряженность поля.

    EdqFdA 0 Дж

    26

    Работа поля по перемещению зар-

    яда q0 в поле заряда q от расстоя-

    ния r1 на r2 относительно заряда q.

    21

    0

    11

    rrqqkA Дж

    27

    Потенциальная энергия взаимо-

    действия двух зарядов. ε-диэлект-

    рическая проницаемость среды. r

    qqkWp

    0 Дж

    28 Потенциал поля заряда q, созда-

    ваемого на расстоянии r. r

    qk

    q

    Wp

    0

    В = Дж/Кл

    29

    Соотношение между потенциал-

    ами точек и расстояниями этих

    точек от полеобразуещего заряда q 2

    1

    1

    2

    r

    r

    Безразмер-

    ная величина

    30 Разность потенциалов. Напряжение 21U В

    31 Определение работы поля через

    разность потенциалов. qUqA )( 21 Дж

    32 Определение потенциальной энер-

    гии заряда через потенциал. qWP Дж(эВ)

    33 Взаимосвязь между единицами из-

    мерения энергии заряда Дж и эВ

    ;106,1

    11

    19эВДж

    ДжэВ 19106,11

    34

    Связъ между напряженностью по-

    ля Е и разностью потенциалов U,

    d–расстояние между точками, где

    приложено напряжение

    dUЕ dEU

    В/м

    В

    35

    Напряженность поля внутри (rR) заряженного шара. R-радиус шара. r-расстояние от цент-ра шара.

    внутри шара Е=0 вне шара

    2rkqE

    В/м

    36 Потенциал поля внутри (rR) шара. R радиус шара. r-расстояние от центра шара.

    внутри шара: 0 RRkq

    вне шара: rRrkq 02

    37 Общий потенциал шаров при их соединении. R1,R2–радиусы φ1, φ2-потенциалы шаров до соединения 21

    2211

    RR

    RRобщ

    В

  • 11

    38

    Определение потенциала большо-го шара, образующегося в резуль-тате слияния n одинаковых малых шаров с потенциалом φ0. R0-ради-ус, q0-заряд малого шара.

    0

    3 2 n

    )( 003 2 Rkqn

    В

    39 Потенциальная энергия заряжен-ного шара. R–радиус, q–заряд ша-ра, φ- потенциал шара.

    k

    R

    R

    kqqW

    222

    22 Вт

    2

    02 RW Вт Электроёмкость. Конденсаторы.

    40 Электроёмкость проводника. q-за-ряд, φ- потенциал проводника

    qС Ф

    (Фарада)

    41 Электроёмкость шара. R–радиус шара.

    RC 04 Ф

    42

    Электроёмкость плоского конден-сатора. d-расстояние между плас-

    тинами. S-площадь пластин. σ-по-верхностная плотность заряда. Е-напряженность электрического по-ля между пластинами

    Ed

    S

    d

    S

    U

    qC

    0

    Ф

    43 Напряжение между пластинами конденсатора. С-ёмкость, q-заряд.

    00

    d

    S

    qd

    C

    qU

    В

    44 Напряженность поля между плас-тинами конденсатора.

    00

    S

    qE В/м

    45

    Сила притяжения между пласти-

    нами. U-напряжение, d-расстояние

    между пластинами. d

    CU

    d

    SUF

    22

    2

    2

    2

    0

    Н

    Соединение конденсаторов

    46

    Последовательное соединение ко-

    нденсаторов. Заряды на всех кон-

    денсаторах одинаковы. nqqqq ...321 Кл

    47 Напряжение при последователь-

    ном соединении конденсаторов nобUUUU ...21 В

    48

    Общая емкость при последова-

    тельном соединении конденсато-

    ров. Ёмкость уменьшается. nCCCC

    1...

    111

    21

    Ф

    49

    Распределение напряжения на дв-

    ух последовательно соединенных

    конденсаторах с емкостями С1 и

    С2. U- напряжение источника.

    )( 2121 CCUCU

    )( 2112 CCUCU

    21 UUU

    В

  • 12

    50 Общий заряд при паралельном

    соединении конденсаторов. nобщ qqqq ...21 Кл

    51 Общая ёмкость при паралельном

    соединении конденсаторов. С=C1+ C2+…+Cn Ф

    52 Общий заряд на n одинаковых па-ралельно соединеных конденсато-ров. q1-заряд одного конденсатора

    1qnq Кл

    53

    Общее напряжение при параллель-ном соединении двух конденсато-ров с напряжениями U1, U2 и ём-костями С1, С2

    22

    2211

    CC

    UCUCUобщ

    В

    54

    Перераспределение заряда на двух конденсаторах после их соедине-ния. q1, q2 –заряды на конденсатор-ах до их соединения.

    )( 2121

    11 qq

    CC

    Cq

    )( 2121

    22 qq

    CC

    Cq

    Кл

    Энергия электрического поля

    55 Энергия уединенного проводника. q-заряд, φ- потенциал, С- ёмкость C

    qCqW

    222

    22

    Дж

    56 Энергия плоского конденсатора. Е-напряженность поля, V-объём конденсатора.

    222

    22 qU

    C

    qCUW

    220 VEW Дж

    57 Энергия конденсатора, подключе-нного к источнику с U=const. d

    SUCUW

    22

    2

    0

    2 Дж

    58 Энергия конденсатора, отключен-ного от источника. q=const S

    dq

    C

    qW

    0

    22

    22 Дж

    59 Объёмная плотность энергии. d-расстояние между пластинами. 2

    2

    0

    2

    0

    22 d

    UEw

    3мДж

    Электродинамика. Законы постоянного тока

    60 Сила тока. q-величина заряда, t-время прохождения, е-заряд элект-рона, N-число электронов.

    tqI

    teNI

    А (Ампер)

    61 Число электронов, прошедщих че-рез сечение проводника за время t.

    etIN Штук

    62

    Плотность тока. r-радиус площади сечения, ρ-удельное сопротивле-ние, Е-напряженность поля в пров-однике, l –длина проводника.

    qnSIj

    2rIj ElUj

    А/м2

  • 13

    63

    Дифференциальный вид закона

    Ома. γ–удельная проводимость. Е-

    напряженность поля.

    El

    Uj

    А/м2

    64 Закон Ома для участка цепи.

    R-электрическое сопротивление RUI А

    65

    Удельное сопротивление. S-пло-

    щадь поперечного сечения, l-дли-

    на проводника. R-сопротивление/

    lSR Ом · м

    66

    Зависимость сопротивления прово-

    дника от температуры. R0, ρ0 –соп-ротивление и удельное сопротив-

    ление при температуре 00С

    )1(0 tRR

    )1(0 t

    Ом

    Ом·м

    Последовательное и параллельное соединение проводников

    67

    Сила тока и напряжение на про-

    водниках при последовательном

    соединении

    nIIII ...21 nUUUU ...21

    А

    В

    68 Общее сопротивление при после-

    довательном соединении R=R1+R2+...+Rn Ом

    69

    Общее сопротивление при после-

    довательном соединении n одина-

    ковых сопротивлений R1 1RnR Ом

    70

    Соотношение между напряжения-

    ми и сопротивлениями при после-

    довательном соединение 2

    1

    2

    1

    R

    R

    U

    U

    Безразмер-

    ная величина

    71

    Сила тока и напряжение на про-

    водниках при параллельном соеди-

    нении проводников

    nIIII ...21 nUUUU ...21

    72 Общее сопротивление при парал-

    лельном соединение. nRRRR

    1...

    111

    21

    Ом

    73

    Общее сопротивление при парал-

    лельном соединении n одинако-

    вых сопротивлений R1

    nRR 1 Ом

    74

    Общее сопротивление при парал-

    лельном соединении двух сопро-

    тивлений R1 и R2 . 21

    21

    RR

    RRR

    Ом

    75

    Соотношение между силами тока

    и сопротивлениями при параллель-

    ном соединении 1

    2

    2

    1

    R

    R

    I

    I

    безразмер-

    ная величина

  • 14

    Шунтирование амперметра и вольтметра

    1

    Коэффициент шунтирования ам-

    перметра. IA-максимальный ток из-

    меряемой амперметром. I-сила то-

    ка в цепи. RA-сопротивление ампе-

    рметра; Rш-сопротивление шунта

    AIIn

    A

    R

    Rn

    безразмер-

    ная величина

    2

    Сопротивление шунта (соединяет-

    ся параллельно с амперметром)

    RA-сопротивление амперметра

    )1( nRR Aш Ом

    3 Сопротивление шунтированного

    амперметра. )1( nRR шА Ом

    5

    Коэффициент расширения предела

    измерения вольтметра. RВ, Rд-соп-

    ротивление вольтметра и и доба-

    вочного резистора.

    д

    R

    Rn

    безразмер-

    ная величина

    6

    Сопротивление добавочного рез-

    истора (соединяется последовате-

    льно с вольтметром); RВ–сопротив-

    ление вольтметра

    )1(n-RR Вд

    1B

    BдU

    URR

    Ом

    7

    Напряжение в цепи после шунти-

    рования. UВ-напряжение вольтмет-

    ра, Uш - напряжение на добавочной

    сопротивление

    дB UUU

    B

    В

    д UR

    RU

    1

    В

    Источники тока. Закон Ома для полной цепи

    8

    ЭДС источника тока. А-работа по

    перемещению заряда, q-величина

    перемещенного заряда.

    qA qA

    В Дж

    9

    Закон Ома для полной цепи. ε-

    э.д.с источника, R-внешнее, r-

    внутреннее сопротивление rRI

    А

    10 Внутреннее сопротивление источ-

    ника тока. I-сила тока; ε-ЭДС IIRr )(

    Ом

    11

    Общее сопротивление цепи. R, r-

    внешнее и внутреннее сопротив-

    ление цепи соответствнно.

    rRRобщ IRобщ

    Ом

    12 Ток короткого замыкания (R=0). r-

    внутреннее сопротивление. ε-ЭДС rIкз А

    13 Ток короткого замыкания при на- )( IRIIкз А

  • 15

    личии внешнего сопротивления R

    14 Зарядка аккумулятора. UЗ - напря-

    жение зарядки. IЗ – ток зарядки rIU ЗЗ В

    15 Разрядка аккумулятора. Uраз-напр-

    яжение разрядки. Iраз-ток разрядки rIU разраз В

    16 Электродвижущая сила источника. разЗ

    ЗразразЗ

    II

    IUIU

    В

    Последовательное и параллельное соединение источников тока

    17 ЭДС и внутреннее сопротивление последовательно соединенных ис-точников тока.

    nо ...21 nо rrrr ...21

    В

    18

    Сила тока во внешней цепи при последовательном соединении ис-точников тока. ε0-общее э.д.с; r0-общее внутреннее сопротивление

    0

    0

    rRI

    А

    19

    Последовательное соединение n

    одинаковых источников тока. ε1, r1 э.д.с и внутреннее сопротивление

    одного источника.

    10 n

    10 rnr

    В

    Ом

    20

    Сила тока во внешней цепи при

    последовательном соединении n

    одинаковых источников тока. nrR

    nI

    А

    21

    Сила тока при последовательном

    соединении двух разных источни-

    ков. Направление тока совпадает 21

    21

    rrRI

    A

    22

    Э.д.с и внутреннее сопротивление

    параллельно соединенных n оди-

    наковых источников тока. ε1, r1 -

    э.д.с и внутреннее сопротивление

    одного источника тока.

    10 nrr 10

    В

    Ом

    23

    Сила тока при параллельном сое-

    динении n одинаковых источников

    тока. ε1, r1-ЭДС и внутреннее соп-

    ротивление одного источника 1

    1

    rnR

    nI

    А

    24

    Общее ЭДС параллельно соеди-

    ненных разных источников тока.

    r0-общее внутреннее сопротивле-

    ние. Направление тока совпадает

    n

    n

    rrrr

    ...

    2

    2

    1

    100 В

  • 16

    25

    Сила тока во внешней цепи при

    параллельном соединении разных

    источников. ε0-общее ЭДС r0-об-

    щее внутреннее сопротивление.

    Направление тока совпадает

    0

    0

    rRI

    А

    26 ЭДС двух параллельно соединен-ных разных источников. Направ-ление тока совпадает 21

    12210

    rr

    rr

    В

    27

    ЭДС двух параллельно соединен-

    ных разных источников. Направле-

    ние тока противоположно (ε1>ε2) 21

    12210

    rr

    rr

    В

    28

    Сила тока во внешней цепи при

    параллельном соединении двух ис-

    точников. ε0-общее э.д.с; r0-общее

    внутреннее сопротивление. Направление тока противоположно

    21 III

    0

    0

    rRI

    А

    29

    КПД источника. U-напряжение на

    внешней цепи. ε- ЭДС, R–внешнее,

    r-внутреннее сопротивление rR

    R

    ;

    U

    В процентах

    (%)

    30 Соотношение КПД при сопротив-

    лениях R1 и R2 во внешней цепи

    rR

    rR

    R

    R

    2

    1

    1

    2

    1

    2

    В процентах

    (%)

    Работа и мощность электрического тока

    31

    Работа тока. q-заряд, переносимый

    через проводник; U, I -напряжение

    и сила тока в проводнике, t-время

    UqA

    tUIA Дж

    32 Работа тока. R-сопротивление, t-

    время прохождения тока RtUtRIA )( 22 Дж

    33 Мощность электрического тока на

    участке цепи.

    tqUUIP

    RURIP 22

    Вт

    (Ватт)

    34

    Полная мощность тока в замкну-

    той цепи. r- внутреннее сопротив-

    ление источника.

    )(2 rRIIP

    rRt

    qP

    2

    Вт

    35 Мощность, выделяемая на внеш-

    ней части цепи. 222 )( rRRRIPвнеш Вт

    36 Мощность, выделяемая во внут-

    ренней части цепи. 222 )( rRrrIPвнут Вт

    37 Максимальная мощность, выдел-

    яемая на нагрузке (когда R=r) rRPмах 44

    22 Вт

  • 17

    38

    КПД источника. Рвнеш- мощность

    на внешней цепи, Р-полная мощ-

    ность в цепи. Р

    Рвнеш В процен-

    тах (%)

    Мощность при последовательном соединении

    39

    Определение сопротивления наг-

    рузки R1, подключаемой последо-

    вательно к нагрузке R и уменьша-

    ющей его мощность в n раз. Р1-

    мощность нагрузки R после под-

    ключения нагрузки R1.

    RnR )1(1

    1PPn

    Ом

    40 Общая мощность при последова-

    тельном соединении потребителей

    nобщ РРРP ...21 Вт )...( 21

    2

    nобщ RRRIP Вт

    )...( 21

    22

    nобщ

    общRRR

    U

    R

    UP

    Вт

    41

    Общая мощность, когда две нагр-

    узки мощностями P1 и P2 соеди-

    нены последовательно. 21

    21

    PP

    PPPобщ

    Вт

    42 Общая мощность при последова-тельном соединении нагрузок с мощностями Р1, Р2, ...Рn nобщ

    РРРР

    1...

    111

    1

    Вт

    43 Мощность отдельной нагрузки в цепи последовательно соединен-ных нагрузок. n

    общ

    nP

    РР

    2

    Вт

    44 Общая мощность, при последова-тельном соединении n одинаковых нагрузок с мощностью Р1

    nPPобщ 1 Вт

    45

    Мощность одной нагрузки, когда n нагрузок с равными мощностями Р, соединены последовательно к источнику с напряжением U.

    21 n

    PP Вт

    Мощность при параллельном соединении

    46 Общая мощность при паралель-ном соединении двух нагрузок мо-щностями Р1 и Р2

    21 PPPобщ Вт

    47 Общая мощность при паралельном соединении n одинаковых нагруз-ок с мощностью Р1

    1PnPобщ Вт

  • 18

    48

    При параллельном соединении мо-

    щность нагрузки пропорциональ-

    на квадрату напряжения

    2

    2

    1

    2

    1

    U

    U

    Р

    Р

    Безразмер-

    ная величина

    Закон Джоуля-Ленца

    49 Закон Джоуля-Ленца для участка цепи. t-время прохождения тока

    tUIUqQ

    RtUtRIQ 22 Дж

    50

    Закон Джоуля–Ленца для полной

    цепи. R–внешнее, r-внутреннее со-

    противления, ε-ЭДС источника.

    trRIQ )(2 Дж

    51 При последовательном соедине-нии выделяемое тепло пропорци-онально сопротивлениям нагрузки 2

    1

    2

    1

    R

    R

    Q

    Q

    Безразмер-

    ная величина

    52

    При параллельном соединении вы-

    деляемое тепло обратно пропорци-

    онально сопротивлениям нагрузок. 1

    2

    2

    1

    R

    R

    Q

    Q

    безразмер-

    ная величина

    53

    Соотношение между мощностьями

    и сопротивлениями при параллель-

    ном соединении нагрузок 1

    2

    2

    1

    R

    R

    P

    P

    безразмер-

    ная величина

    54

    Соотношение сил токов и мощнос-

    тей при параллельном соединении

    трех потребителей.

    321321 :::: PPPIII

    безразмерная величина

    Электронная проводимость металлов

    55 Отношение заряда электрона к его

    массе (удельный заряд электрона) 75882,1me

    Кл/кг

    56 Концентрация атомов в металлах 2928 1010 n

    м-3

    57

    Закон Ома для металлического пр-

    оводника. I-сила тока; S-сечение

    проводника, E-напряженность по-

    ля, U-напряжение на концах про-

    водника, l-длина проводника.

    Em

    nSeI

    2

    2

    1

    l

    U

    m

    nSeI

    2

    2

    1

    А

    58

    Электрическое сопротивление ме-

    таллического проводника. n-кон-

    центрация электронов S

    l

    ne

    mR

    22

    Ом

    59 Удельное сопротивление металли-

    ческого проводника

    ne

    m2

    2

    Ом·м

    60 Кинетическая энергия электрона в

    конце свободного пробега 2

    222

    2

    1

    2

    1E

    m

    emW Дk

  • 19

    Электролиз. Законы Фарадея.

    61

    Первый закон электролиза. k-элек-

    трохимический эквивалент, q-зар-

    яд, I-сила тока, t-время электролиза

    qkm

    tIkm кг

    62 Химический эквивалент вещества

    М-молярная масса, n-валентность nM Кг/моль

    63

    Второй закон электролиза. Ғ-пос-

    тоянная (число) Фарадея, n-ва-

    лентность, М– молярная масса n

    M

    Fk

    1 кг/Кл

    64

    Определение постоянной Фарадея.

    М-молярная масса, m-масса веще-

    ства, n-валентность, е-заряд nm

    eM

    n

    M

    kF

    1

    Кл/моль

    65 Постоянная Фарадея. е –заряд

    электрона, NA-число Авогадро 96500 ANeF Кл/моль

    66 Объеденный закон электролиза. tIn

    M

    Fm

    1 Кг

    Электрический ток в ваккуме

    67

    Сила действующая на электрон, в

    поле между анодом и катодом. m,

    e–масса и заряд электрона. Е-нап-

    ряженность поля, d - расстояние

    между анодом и катодом.

    eEmaF dUeF

    H

    68

    Ускорение электрона, приобретен-

    ное под действием напряжения

    анода. U- aноднoe напряжение.

    mdUeа

    м/с2

    69 Кинетическая энергия электрона eUmEкин 22 Дж

    70 Скорость электронов, достигших

    анод. m-масса электрона meU2 м/с

    71 Определение напряжениея анода emU 22 В

    72

    Работа электрического поля. N-

    число электронов, достигших анод

    е –заряд электрона.

    UeNUqА Дж

  • 20

    ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ЗАКОНЫ ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМА

    № Название физической величины Формула

    определения

    Единица

    измерения

    Магнитное поле. Вектор магнитной индукции.

    1

    Магнитный момент плоского кон-

    тура с током. I-сила тока в контуре

    S-площадь контура.

    SIpm А·м2

    2

    Вращаюший момент силы, действ-

    ующий на рамку с током в магн-

    итном поле. В-магнитная индукц-

    ия; α-угол между векторами В и Рм

    sin BpM m

    sin BSIM А·м2·Тл

    3

    Модуль магнитной индукции В.

    рm-магнитный момент тока; М-вра-

    щающий момент силы.

    )sin( mpMB

    )sin( SIMB

    )sin( lIFB

    Тл

    (Тесла)

    4

    Принцип суперпозиции магнит-

    ных полей. Определение магнит-

    ной индукции поля, созданной

    системой токов.

    nВВВВ 21 резултируюшая индукция равна

    векторной сумме индукцией соз-

    данных отделными токами.

    5

    Результирующая индукция векто-

    ров В1 и В2 (α=00) →

    Резултирующая индукция векто-

    ров В1 и В2 (α=1800) →

    Результирующая индукция векто-

    ров В1 и В2 (α=900) →

    Результирующая индукция векто-

    ров В1 и В2 (α -угол между В1 и В2 )

    направление В1 и В2 совпадают

    21 ВВВ направление В1 и В2 противоположна

    21 ВВВ

    В1 и В2 направлены перпендикулярна

    2

    2

    2

    1 ВВВ

    В1 и В2 направлены под углом

    сosВВВВВ 212

    2

    2

    1 2

    6

    Напряженность магнитного поля

    прямого тока. R- кратчайшее рас-

    стояние от точки до проводника R

    IH

    2

    А/м

    7 Напряженность магнитного поля в

    центре кругового тока радиусом R. R

    IH

    2

    А/м

    10

    Магнитная проницаемость среды.

    В- магнитная индукция в среде

    В0- магнитная индукция в вакууме 0В

    В

    Безразмер-

    ная величина

    11 Магнитная индукция поля в среде 0ВВ

    Тл

  • 21

    12

    Связь между вектором В магнит-

    ной индукции и напряженностью

    Н магнитного поля. μ-магнитная

    проницаемость среды, μ0-магнит-

    ная постоянная.

    HB 0

    )( 0BH Тл

    13

    Магнитная индукция соленоида с

    числом витков N и длиной l;

    n=N/l-число витков на единице

    длины соленоида.

    nIB 0

    Nl

    IB

    0

    Тл

    14

    Магнитное взаимодействие парал-

    лелных токов. I1, I2-силы токов в

    проводниках. d-расстояние между

    токами. l–длина проводников.

    ld

    IIF

    2

    210

    Если направление тока совпадают-

    проводники притягиваются, если

    противоположно-отталкиваются

    Сила Ампера. Сила Лоренца

    15

    Сила Ампера. l–активная длина

    проводника, В-магнитная индукц-

    ия; I-сила тока в проводнике; α-

    угол между направлениями В и I

    sinIBlFA (Н) Сила направлена перпендикуляр-

    на к направлениям В и I

    16

    Сила Лоренца. α-угол между нап-

    равлениями магнитной индукции

    и скоростью заряда q

    sin BqFл (Н)

    Сила направлена перпендикулярно

    векторам υ и В

    17

    Радиус окружности, по которому

    движется заряженная частица в

    магнитном поле. m-масса частицы,

    α угол между векторами υ и В

    sinqB

    mR

    м

    18 Период обращения частицы в маг-

    нитном поле. q-заряд частицы. qB

    mT

    2 с

    Электромагнитная индукция. Магнитный поток.

    19

    Магнитный поток. α-угол между В

    и нормалью n к плоскости S про-

    водящего контура. N-число витков

    cosNBSФ Вб (Вебер)

    20

    Магнитный поток внутри солено-

    ида. S-площадь, n=N/l-число вит-

    ков на единице длины соленоида.

    InSФ 0 Вб

    21 Работа магнитного поля при α=900, υ-скорость движения проводника

    tIBlA Дж

  • 22

    22

    Закон электромагной индукции.

    Величина ЭДС индукции. Э.Д.С

    для катушки с числом витков N.

    tФ )( tФN

    В=Вб/с

    23

    ЭДС индукции, когда площадь ко-

    нтура S=const. ΔВ/Δt-cкорость из-

    менения магнитной индукции

    )( tBNS

    В

    24

    ЭДС индукции в проводнике, дви-

    жущегося в магнитном поле со

    скоростью υ; l-длина проводника

    sinBl α-угол между В и υ

    В

    25 Сила индукционного тока, возник-

    ающего в рамке сопротивлением R tR

    ФNI

    RI

    ;

    А

    26

    Сила индукционного тока в про-

    воднике с удельным сопротивле-

    нием ρ, движущегося в магнит-

    ном поле со скоростью υ (α = π/2)

    SВI

    А

    Самоиндукция. Индуктивность. Энергия магнитного поля.

    27 Магнтный поток самоиндукции.

    L-индуктивность; I–сила тока

    ILФ

    IФL

    Вб

    Гн=Вб/А

    28 ЭДС самоиндукции. ΔI/Δt - ско-

    рость изменения силы тока t

    IL

    t

    Ф

    В

    29 Индуктивность катушки. ε-ЭДС

    самоиндукции. ΔI-изменение тока. I

    tL

    А

    сВГн

    30

    Магнитная индукция соленоида с

    числом витков N. S-площадь сече-

    ния, L-индуктивность I-сила тока SN

    LIB

    Тл

    31

    Энергия магнитного поля солено-

    ида. L–индуктивность; I-сила тока;

    Ф-магнитный поток соленоида. L

    ФФILIW

    222

    22

    Дж

    32

    Энергия магнитного поля соленои-

    да. В-магнитная индукция, V- объ-

    ём соленоида.

    VIn

    W 2

    22

    0

    ;

    VB

    W 0

    2

    2

    33

    Объемная плотность магнитной

    энергии, Н-напряженность магнит-

    ного поля. 222

    2

    0

    0

    2 HBВНw

    Вт/м3

  • 23

    34

    Уравнения электромагнитных ко-

    лебаний в LC контуре; q-заряд

    конденсатора (в случае R=0).

    �̈� = −𝜔2𝑞 �̈� = −𝑞 𝐿𝐶⁄

    А

    35 Формула Томсона. L-индуктивно-

    сть, C-ёмкость контура LCT 2 с

    36

    Период колебаний контура. N-

    число витков, l-длина катушки, S-

    площадь пластины конденсатора.

    d-расстояние между пластинами d

    S

    l

    SNT 0

    2

    02

    с

    37 Собственная циклическая частота

    колебаний LC-контура. CSNl

    LC

    2

    0

    0

    1

    Гц

    38 Собственная линейная частота ко-

    лебаний LC-контура. LCv

    2

    1

    2

    0

    Гц

    39

    Закон изменения тока в LC-кон-

    туре. I0-амплитуда тока, φ0-началь-

    ная фаза

    )cos( 00 tIi А

    )1

    cos( 00 tLC

    Ii

    А

    Переменный ток

    40

    ЭДС переменного тока. Мгновен-

    ное значение тока i; ε0, I0 – амп-литудное значение ЭДС и тока.

    t cos0

    tIi cos0

    tIi 2cos0

    В

    А

    А

    41

    Активное сопротивление цепи. u,

    i-мгновенные, U0, I0– амплитудные

    значения тока и напряжения 00 IUiuR Ом

    42

    Эффективные значения тока и

    напряжения. I0, U0 – амплитудные

    значения тока и напряжения

    RUII эфэф 20

    RIUU эфэф 20

    А

    В

    43 Мощность выделяемая в активном

    сопротивлении. р, Р0-мгновенная и

    амплитудное значение мощности.

    tUIp 200 cos tPp 20 cos

    Вт

    44 Работа переменного тока в актив-

    ном сопротивлении. t-время про-

    хождения тока

    tUIA эфэф

    200 tIUA Дж

    45 Средняя мощность, выделяющаяся

    на конденсаторе. 0срP

    не выдел-

    яется

  • 24

    46 Емкостное (реактивное) сопротив-

    ление CTCX C 21 Ом

    47

    Соотношение между амплитудами

    тока и напряжениями на конденса-

    торе. ХС-емкостное сопротивле-

    ние, Т-период колебания.

    000 CUXUI C

    TCUI 00 2 A

    48

    Амплитуда напряжения на конден-

    саторе. ХС-емкостное сопротивле-

    ние, Т-период колебания

    CIXIU C 000

    CTIU 200 В

    49

    Мгновенное значение напряжения

    на индуктивной катушке. L-индук-

    тивность катушки.

    tUu cos0

    tLIu cos0

    В

    50 Мгновенное значение тока в ин-

    дуктивной катушке. Ток отстает от

    напряжения по фазе на угол π/2

    2cos0 tIi А

    51 Индуктивное (реактивное) сопро-

    тивление катушки TLLX L 2 Ом

    52

    Амплитуда тока в индуктивной ка-

    тушке. ХL-индуктивное сопротив-

    ление, U0 - амплитуда напряжения

    на катушке, Т- период колебания.

    LUXUI L 000

    LTUI 200

    А

    А

    53 Амплитудное значение ЭДС само-

    индукции. L-индуктивность 00LI В

    54 Средняя мощность, выделяющаяся

    на индуктивной катушке. 0срP

    не выдел-

    яется

    55 Амплитуда напряжения на кату-

    шке. I0-амплитуда тока в катушке.

    000 LIXIU L

    TLIU 00 2 В

    Закон Ома при последовательном соединении RLC элементов

    56 Общее напряжение на LС контуре,

    когда R=0 CLобщ UUU В

    57 Общее напряжение на RL контуре,

    когда ХС=0 22

    LRобщ UUU В

    58

    Полное сопротивление цепи при

    последовательном соединении

    RСL -элементов

    22 )( CL XXRZ

    эфэф IUIUZ 00 Ом

  • 25

    59

    Закон Ома при последовательном

    соединении RСL-элементов. I0, U0-

    амплитуда тока и напряжения. 22

    00

    )( CL XXR

    UI

    А

    60

    Закон Ома при последовательном

    соединении RСL-элементов. Iэф,

    Uэф-эффективные значения тока и

    напряжения

    22 )( CL

    эф

    эф

    XXR

    UI

    А

    61 Эффективное значение тока и нап-

    ряжения в цепи переменного тока

    Zэфэф UI

    Z эфэф IU

    А

    В

    62 Разность фаз между током и напр-

    яжением в последовательной цепи

    RXXtg CL )(

    )cos( ZRark рад

    Закон Ома при параллельном соединение RLC элементов

    63

    Напряжение и сила тока для пара-

    ллельной RLC цепи. I0-амплитуда,

    IR, IС, IL–эффективные значения то-

    ка в элементах RLC

    LCR UUU

    2

    00

    2

    0 )( LCRобщ IIII

    22 )( LCRобщ IIII

    В

    А

    А

    64 Сила тока в параллельной LС цепи

    Активное сопротивление R=0 C

    LIII CLобщ

    1

    А

    65 Полное сопротивление паралель-

    ной RСL цепи.

    2

    2

    111

    LC

    RZ 1/Ом

    66

    Закон Ома для параллельной RСL

    цепи. I0(эфф), U0(эфф) - амплитудное

    или эффективное значение тока и

    напряжения

    2

    2

    11

    LC

    RUI ЭФЭФ

    67

    Фазовый сдвиг между током и

    напряжением при параллельном

    резонансе.

    01

    LCR

    I

    IItg

    R

    LC

    68

    Коэффициент мощности перемен-

    ного тока. R-активное, Z-полное

    сопротивление цепи.

    ZRcos

    Трансформатор. Передача электрической энергии

    69

    Соотношение между напряжени-

    ем, током и числом витков в пер-

    вичной и вторичной обмотках. 2

    1

    1

    2

    2

    1

    N

    N

    I

    I

    U

    U

    безразмер-

    ная

    величина

  • 26

    70

    Коэффициент трансформации. N1

    N2, U1, U2, I1, I2-число витков, нап-

    ряжение и сила тока в первичных

    и вторичных обмотках

    1

    2

    2

    1

    2

    1

    I

    I

    U

    U

    N

    Nk

    к >1 понижающий

    к

  • 27

    6 Взаимосвязь длины электромаг-

    нитных волн с ёмкостью колеба-

    тельного контура при L=сonst 2

    1

    2

    1

    С

    С

    ;

    2

    1

    2

    2

    2

    1

    С

    С

    7 Взаимосвязь длины электромаг-

    нитных волн с индуктивностью

    контура при С=сonst 2

    1

    2

    1

    L

    L

    2

    1

    2

    2

    2

    1

    L

    L

    8 Взаимосвязь длины электромаг-

    нитных волн, когда L и С не пос-

    тоянны (L≠сonst; С≠сonst) 22

    11

    2

    1

    СL

    СL

    22

    11

    2

    2

    2

    1

    СL

    СL

    9 Выражение разности хода волн

    через разности Δφ фаз волн.

    2x

    ;

    2x

    10 Выражение скорости электромаг-

    нитных волн через векторы Е и В

    (В-вектор магнитной индукции)

    ВЕ м/с

    11 Объёмная плотность электричес-

    кой энергии в электромагнитной

    волны; Е-напряженность поля.

    2E20элw Дж/м3

    12

    Объёмная плотность магнитной

    энергии электромагнитной волны;

    Н-напряженность магнитного по-

    ля, В-вектор магнитной индукцции

    2H20мw

    0

    2 2B мw Дж/м3

    ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ОПТИКИ

    № Название физической величины Формула

    определения

    Единица

    измерения

    Геометрическая оптика

    13 Закон отражения света. α-угол па-

    дения; β-угол отражения. рад

    14

    Закон преломления света. α-угол

    падения; γ-угол преломления. n-от-

    носительный показатель прелом-

    ления среды, на которую падает

    свет.

    n

    sin

    sin

    безразмер-

    ная величина

    15

    Относительный показатель прел-

    омления среды. n1, n2-абсолютные

    показатели преломления сред, из

    которого падает и на которую па-

    дает свет соответственно.

    1

    2

    n

    nn

    безразмер-

    ная величина

  • 28

    16

    Абсолютный показатель прелом-

    ления среды. с-скорость света в

    вакууме; υ-скорость света в среде.

    cn

    безразмер-

    ная величина

    17

    Выражение относительного пока-

    зателя преломления через скор-

    ости и длины волн в средах 2

    1

    2

    1

    1

    2

    n

    nn

    безразмер-

    ная величина

    18

    Явление полного внутреннего от-

    ражения. γпр-предельный угол па-

    дения света. n-относительный по-

    казатель преломления среды

    nпр 1sin рад

    19

    Угол отклонения света от первона-

    чального направления при прохж-

    дении через трехгранную призму.

    )1( n рад(град)

    φ-преломляющий угол призмы

    Собирающие и рассеивающие линзы

    20

    Оптическая сила линзы. Для соби-

    рающей линзы (+); для рассеива-

    ющей линзы (–). Ғ-фокусное расс-

    тояние линзы.

    FD 1

    диоптрия

    (дптр) =

    м-1

    21

    Оптическая сила линзы. nл-показа-

    тель преломления линзы. R1 и R2–

    радиусы кривизны сфер линзы.

    Линза расположена в вакууме.

    21

    11)1(

    RRnD л дптр

    22

    Оптическая сила симметрической

    линзы (R1=R2=R) линзы. Ғ-фокус-

    ное расстояние; nл-показатель пре-

    ломления линзы.

    RnD л )1(2 дптр

    23 Фокусное расстояние линзы.

    Линза расположена в вакууме. )1(2 лnRF м

    24

    Оптическая сила и фокусное расст-

    ояние линзы, расположенной в сре-

    де с показателем преломления nср

    FnD ср DnF ср

    дптр.

    м

    25 Оптическая сила и фокусное рас-

    стояние плоско-выпуклой линзы.

    RnD л )1( )1( лnRF

    дптр

    м

    26

    Формула тонкой собирающей лин-

    зы. d-расстояние от предмета до

    линзы; f-расстояние от изображе-

    ния до линзы.

    DFfd

    111 дптр

  • 29

    27

    Формула лупы. d-расстояние от

    объекта до линзы; f-расстояние от

    мнимого изображения до линзы.

    DFfd

    111 дптр

    37 Расстояние от предмета до линзы.

    Изображение действительное. Ff

    fFd

    м

    38 Расстояние от изображения до ли-

    нзы. Изображение действительное. Fd

    dFf

    м

    39

    Линейное увеличение собирающей

    линзы. h,Н-линейные размеры изо-

    бражение и предмета H

    h

    d

    fK

    безразмер-

    ная величина

    40

    Линейное увеличение линзы. Ғ-

    фокусное расстояние линзы Изоб-

    ражение действительное. F

    Ff

    Fd

    FK

    безразмер-

    ная величина

    41 Линейное увеличение линзы. Изо-

    бражение мнимое. F

    Ff

    dF

    FK

    безразмер-

    ная величина

    43

    Формула рассеивающей линзы. d-

    расстояние от предмета, f-рассто-

    яние от изображения до линзы. fdF

    D111

    дптр = м-1

    44

    Линейное увеличение рассеиваю-

    щей линзы h,Н-линейные размеры

    изображения и предмета. H

    h

    d

    fK

    Безразмер-

    ная величина

    45

    Фокусное расстояние рассеиваю-

    щей линзы. Если изображение ум-

    еньшается в n раз, то К=1/n. 11

    K

    f

    K

    dKF м

    46

    Определение расстояния от пред-

    мета до собирающей линзы. Изоб-

    ражение действительное

    FK

    K

    K

    fd

    1 м

    47

    Определение расстояния от пред-

    мета до собирающей линзы. Изоб-

    ражение мнимое.

    FK

    K

    K

    fd

    1 м

    48

    Определение расстояния от изоб-

    ражения до собирающей линзы.

    Изображение действительное. К=n

    или К=1/n (n=1, 2, 3,…)

    dKf

    FKf )1(

    м

    49

    Увеличение собирающей линзы,

    когда расстояние между предме-

    том и изображенем l=d+f

    1d

    lK ;

    fl

    fK

    Безразмер-

    ная величина

  • 30

    50 Связь между l и Ғ для собирающей

    линзы, когда d+f=l Ffdl 4

    м

    51 Определение расстояния от пред-

    мета до рассеивающей линзы. F

    K

    K

    K

    fd

    1 м

    52 Определение расстояния от изоб-

    ражения до рассеивающей линзы.

    dKf

    FKf )1( м

    53

    Оптическая сила двух линз, распо-

    ложенных вплотную друг к другу

    (справедлива как для собирающих

    так и для рассеивающих линз)

    21 DDD дптр

    54

    Фокусное расстояние линз, распо-

    ложенных вплотную друг к другу

    (справедлива как для собирающих

    так и для рассеивающих линз) 21

    21

    FF

    FFF

    м

    55

    Оптическая сила и фокусное рас-

    стояние двух линз, расположен-

    ных на расстояние L друг от друга.

    2121 DLDDDD

    )( 2121 LFFFFF

    дптр

    м

    56 Расстояние наилучшего зрения

    нормального глаза 25,00 L м

    57

    Оптическая сила очков для глаз с

    недостатком зрения. L-расстоя-

    ние наилучшего зрения для глаз с

    недостатком. L

    Dочки1

    4 дптр

    58

    Фокусное расстояние очковой лин-

    зы. d-расстояние от предмета до

    глаза с недостатком зрения; d0-рас-

    стояние на котором предмет мож-

    но видеть в очках без напряжения

    )( 00 ddddFЛ

    d=d0; Fл=∞ очки не нужены; d0, дальнозоркий глаз

    59

    Увеличение лупы. L0-расстояние на-

    илучшего зрения нормального гла-

    за. Ғ-фокусное расстояние лупы. FF

    LK

    25.00 Безразмер-

    ная величина

    60

    Линейное увеличение лупы, когда

    изображение находится на рассто-

    янии наилучшего зрения L0=0,25м

    10 F

    LK

    Безразмер-

    ная величина

    61

    Увеличение телескопа. F1,F2-фо-

    кусные расстояния объектива и

    окуляра (Ғ1 >> Ғ2) 21 FFK

    Безразмер-

    ная величина

  • 31

    Волновая оптика

    62 Скорость света в вакууме. ν0 –

    частота колебаний, λ0-длина волны 00 c м/с

    63

    Частота и длина волны света в

    вакууме. Т0-период колебаний све-

    товых волн

    00 c

    000 сТc

    Гц

    м

    64

    Скорость света в среде. n-абсолют-

    ный показатель преломления сре-

    ды, с-скорость света в вакууме, ε,

    μ-диэлектрическая и магнитная

    проницаемости среды.

    nc

    c м/с

    65

    Асолютный показатель преломле-

    ния среды. с, υ-скорость света в

    вакууме и среде соответственно.

    cn n

    Безразмер-

    ная величина

    66

    Длина волны в среде. λ0-длина во-

    лны в вакууме. n-абсолютный по-

    казатель преломления среды. n0 м

    67

    Связь между скоростями распрос-

    транения света в средах и пока-

    зателями преломления сред

    1

    2

    2

    1

    n

    n

    Безразмер-

    ная величина

    68

    Связь между скоростями распрос-

    транения света в средах и длиной

    волны света в этих средах 2

    1

    2

    1

    Безразмер-

    ная величина

    69

    Интерференция света. Условия ус-

    иления в вакууме. Δ- разность хода

    лучей. Δφ-разность фаз лучей. k-

    порядковый номер максимума.

    kk 22 k 2

    k=1,2,3,…

    м

    рад

    70

    Интерференция света. Условия ос-

    лабления в вакууме. Δх-разность

    хода лучей. Δφ-разность фаз лучей.

    2)12( k

    k )12( ...3,2,1,0 k

    м

    рад

    71

    Координата точки, в которой наб-