Электромагнитные колебания. Переменный ток.

Электрические волны

Главные формулы и законы

· Связь периода , частоты и повторяющейся частоты колебаний

.

Период электрических колебаний в безупречном колебательном контуре

,

где – индуктивность катушки, – электроёмкость конденсатора.

· Зависимость заряда на пластинках конденсатора, разности потенциалов меж ними и силы тока от времени в безупречном контуре:

,

,

,

где – амплитуда заряда, – амплитуда напряжения, – амплитуда силы тока, – исходная фаза колебаний.

· Период электрических Электромагнитные колебания. Переменный ток. колебаний в колебательном контуре при наличии сопротивления

,

где – индуктивность катушки, – электроёмкость конденсатора, – сопротивление контура.

· Зависимость заряда на пластинках конденсатора, разности потенциалов меж ними и силы тока от времени в колебательном контуре при наличии сопротивления (затухающие колебания)

,

,

- коэффициент затухания, - исходная фаза колебаний, - разность фаз меж током и напряжением в контуре.

Логарифмический декремент Электромагнитные колебания. Переменный ток. затухания

.

Полное сопротивление цепи переменного тока, содержащей поочередно включённые резистор сопротивлением , катушку индуктивностью и конденсатор электроёмкостью , на концы которой подаётся переменное напряжение

,

где – активное сопротивление, – реактивное индуктивное сопротивление, – реактивное емкостное сопротивление цепи.

Разность фаз меж напряжением и силой тока

.

Действующие (действенные) значения силы тока и напряжения

, ,

где и – амплитудные значения силы Электромагнитные колебания. Переменный ток. тока и напряжения.

Средняя мощность в цепи переменного тока

,

где .

Скорость электрической волны в среде

,

где – скорость электрической волны в вакууме, – диэлектрическая проницаемость среды, – магнитная проницаемость среды.

Длина электрической волны

.

Плотность энергии электрической волны равна сумме плотностей энергий электронного и магнитного полей

,

где – электронная неизменная, Гн/м – магнитная неизменная, - напряжённость электронного поля, - напряжённость магнитного Электромагнитные колебания. Переменный ток. поля.

Связь меж моментальными значениями напряжённостей электронного и магнитного полей электрической волны

.

Энергия, переносимая волной за единицу времени через единичную площадку, расположенную перпендикулярно к направлению распространения волны,

.

Задания

4.1. Колебательный контур состоит из катушки индуктивностью 0,2 мГн и конденсатора, площадь пластинок которого 155 и расстояние меж ними 1,5 мм. Обусловьте диэлектрическую проницаемость диэлектрика Электромагнитные колебания. Переменный ток., размещенного меж пластинами, если длина волны, соответственная резонансу в контуре, равна 630 м. [6,1].

4.2. Колебательный контур содержит катушку индуктивности в виде соленоида длиной 5 см, площадью поперечного сечения 1,5 см2 и числом витков 500. Обусловьте свою частоту электронных колебаний, если воздушный конденсатор в контуре имеет площадь пластинок 100 см2, а расстояние меж пластинами 1,5 мм. [0,67.106 Гц Электромагнитные колебания. Переменный ток.]­.

4.3. Колебательный контур состоит из катушки индуктивностью 0,1 Гн и конденсатора ёмкостью 39,5 мкФ. Запишите уравнения зависимости силы тока в контуре и напряжения на конденсаторе от времени, если наибольшее значение заряда на конденсаторе равно 3 мкКл.

4.4. Наибольшее значение энергии в безупречном колебательном контуре равно 0,2 мДж. При неспешном увеличении расстояния меж пластинами частота Электромагнитные колебания. Переменный ток. колебаний возросла в 2 раза. Обусловьте работу, совершённую при перемещении пластинок. [0,6 мДж].

4.5. Колебательный контур содержит катушку, индуктивность которой 10 мкГн, и конденсатор ёмкостью 1 нФ. Обусловьте наибольший магнитный поток, пронизывающий катушку, если общее число витков её равно 100, а наибольшее напряжение равно 100 В. [0,1мкВб].

4.6. Через какое время (в толиках периода t/T) на конденсаторе безупречного колебательного Электромагнитные колебания. Переменный ток. контура заряд будет равен половине амплитудного значения. [t/T=6].

4.7. В безупречном колебательном контуре в исходный момент времени ток равен нулю, а заряд имеет наибольшее значение, равное qm . Через какую долю периода, начиная от исходного значения, энергия в контуре распределится поровну меж катушкой и конденсатором? [T/8].

4.8. Зависимость тока Электромагнитные колебания. Переменный ток. от времени в колебательном контуре задана уравнением: I = -0,02sin(400πt)A. Индуктивность катушки 1Гн. Обусловьте: 1)период колебаний, 2)электроёмкость конденсатора, 3)наибольшее напряжение на конденсаторе, 4)наивысшую энергию электронного и магнитного полей. [1) 5.10-3с; 2) 6,3.10-7Ф; 3) 25,2 В; 4) 0,2 мДж; 0,2 мДж].

4.9. Колебательный контур состоит из катушки, индуктивность которой 0,1 Гн, конденсатора электроёмкостью 0,405 Ф и сопротивления в 2 Ом. Во сколько Электромагнитные колебания. Переменный ток. раз уменьшится напряжение на конденсаторе за время, равное одному периоду колебаний? [в 1,04].

4.10. Колебательный контур состоит из конденсатора ёмкостью 2,22 нФ и катушки из медной проволоки длиной 20 см и радиусом поперечного сечения 0,25 мм. Обусловьте логарифмический декремент затухания колебаний. Удельное сопротивление меди 1,7.10-8 Ом.м. [0,018].

4.11. Колебательный контур имеет конденсатор ёмкостью Электромагнитные колебания. Переменный ток. 1,1 нФ и катушку индуктивностью 5 мГн. Логарифмический декремент затухания равен 0,005. Обусловьте время, в течение которого потеряется 99% энергии в контуре. [6,8 мс].

4.12.Колебательный контур содержит катушку индуктивностью 0,1мГн, резистор сопротивлением 3 Ом и конденсатор ёмкостью 10 нФ. Обусловьте среднюю мощность, нужную для поддержания незатухающих колебаний с амплитудным значением напряжения на конденсаторе 2 В. [0,6мВт].

4.13. В цепь Электромагнитные колебания. Переменный ток. колебательного контура, содержащего катушку индуктивностью 0,2 Гн, конденсатор ёмкостью 40 мкФ и резистор сопротивлением 9,7 Ом подключено наружное переменное напряжение амплитудой 180 В и повторяющейся частотой 314 рад/с. Обусловьте: 1) амплитудное значение силы тока в цепи, 2) разность фаз меж током в контуре и наружным напряжением, 3) амплитудное значение напряжения на катушке, 4) амплитудное значение напряжения на конденсаторе Электромагнитные колебания. Переменный ток.. [1) 9,27 А; 2) - (ток опережает напряжение); 3) 589 В; 4) 738 В].

4.14. В цепь переменного тока частотой 50 Гц включена катушка длиной 0,2 м и поперечником 0,05 м, содержащая 500 витков медного провода площадью поперечного сечения 0,6 . Обусловьте, какая толика полного сопротивления катушки приходится на реактивное сопротивление. Удельное сопротивление меди 17 нОм .м. [40%].

4.15. В цепь переменного тока частотой 50 Гц поочередно включены резистор Электромагнитные колебания. Переменный ток. сопротивлением 100 Ом и конденсатор ёмкостью 22 мкФ. Обусловьте, какая толика напряжения, приложенного к этой цепи, приходится на напряжение на конденсаторе. [0,823].

4.16. Поочередно соединённые резистор сопротивлением 110 Ом и конденсатор подключены к источнику наружного переменного напряжения с амплитудой 110 В. Амплитудное значение установившегося тока в цепи равно 0,5 А. Обусловьте разность фаз меж Электромагнитные колебания. Переменный ток. током в цепи и наружным сопротивлением. [ (ток опережает напряжение)].

4.17. К генератору переменного тока частотой 5 кГц подключён конденсатор ёмкостью 0,15 мкФ. Обусловьте амплитудное напряжение на зажимах генератора, если амплитудное значение тока равно 3,3 А. [0,7 кВ].

4.18. В цепь переменного тока напряжением 220 В и частотой 50 Гц поочередно включены резистор сопротивлением 100 Ом, катушка индуктивностью 0,5 Гн Электромагнитные колебания. Переменный ток. и конденсатор ёмкостью 10 мкФ. Обусловьте амплитудные значения: 1) силы тока в цепи, 2) напряжения на активном сопротивлении, 3) напряжения на конденсаторе, 4) напряжения на катушке.

[1) 1,16 А; 2) 116 В; 3) 369 В; 4) 182 В].

4.19. Конденсатор ёмкостью в 1 мкФ и реостат с активным сопротивлением в 3000 Ом включены в цепь переменного тока частотой 50 Гц. Индуктивность реостата ничтожно мала. Найдите Электромагнитные колебания. Переменный ток. полное сопротивление цепи, если конденсатор и реостат включены: 1)поочередно, 2)параллельно. [1) 4380 Ом; 2) 2180 Ом].

4.20. В цепь переменного тока напряжением 220 В и частотой 50 Гц включены поочередно ёмкость 35,4 мкФ, активное сопротивление 100 Ом и индуктивность 0,7 Гн. Найдите силу тока в цепи и падение напряжения на ёмкости, омическом сопротивлении и индуктивности.

[I=1,34 A, UC=121 В, UR Электромагнитные колебания. Переменный ток.=134 В, UL=295 В].

4.21. Катушка индуктивностью 22,6 мГн и активное сопротивление включены параллельно в цепь переменного тока частотой 50 Гц. Найдите активное сопротивление, если понятно, что сдвиг фаз меж напряжением и током равен . [12,3 Ом].

4.22. Активное сопротивление и индуктивность соединены параллельно в цепь переменного тока напряжением 127 В и частотой 50 Гц. Найдите активное сопротивление Электромагнитные колебания. Переменный ток. и индуктивность, если мощность, поглощаемая в этой цепи, равна 404 Вт и сдвиг фаз меж напряжением и током равен .

[R=40 Ом, L=0,074 Гн].

4.23. В цепь переменного тока напряжением 220 В включены поочередно ёмкость, активное сопротивление и индуктивность. Найдите падение напряжения UR на омическом сопротивлении, если понятно, что падение напряжения на конденсаторе UC=2UR Электромагнитные колебания. Переменный ток., а падение напряжения на индуктивности UL=3UR. [156 В].

4.24. В вакууме повдоль оси X распространяется плоская электрическая волна. Средняя энергия, переносимая через единицу площади поверхности за единицу времени (интенсивность) равна 21,2 мкВт/м2. Обусловьте амплитудное значение напряжённости электронного поля волны. [126 мВ/м].

4.25. Радиолокатор нашел в море подводную лодку Электромагнитные колебания. Переменный ток., отражённый сигнал от которой дошёл до места излучения за 36 мкс. Обусловьте расстояние от локатора до лодки, считая, что диэлектрическая проницаемость воды равна 81. [600 м].

4.26. В вакууме распространяется плоская электрическая волна. Обусловьте амплитуду напряжённости магнитного поля волны, если амплитуда напряжённости электронного поля равна 10 В/м. [26,5А/м].

4.27.Электрическая волна с частотой 5 МГц Электромагнитные колебания. Переменный ток. перебегает из немагнитной среды с диэлектрической проницаемостью 2 в вакуум. Обусловьте приращение её длины волны. [17,6 м].

4.28.После того как меж внутренним и наружным проводниками кабеля расположили диэлектрик, скорость распространения электрических волн в кабеле уменьшилась на 63%. Обусловьте диэлектрическую восприимчивость вещества прослойки. [6,3].

4.29.Обусловьте длину электрической волны в вакууме, на которую настроен Электромагнитные колебания. Переменный ток. колебательный контур, если наибольший заряд на обкладках конденсатора 50 нКл, а наибольшая сила тока в контуре 1,5 А. Активным сопротивлением контура пренебречь. [62,8 м].

4.30.Длина электрической волны в вакууме, на которую настроен колебательный контур, равна 12 м. Пренебрегая активным сопротивлением контура, обусловьте наибольший заряд на обкладках конденсатора, если наибольшая сила тока в контуре 1 А Электромагнитные колебания. Переменный ток.. [6,37 нКл].


Перечень применяемой литературы

1. Трофимова Т.И. Сборник задач по курсу физики для втузов. – 3-е изд./ Т.И.Трофимова. – М.: ООО «Издательский дом «ОНИКС 21 век», 2003. – 384 с.

2. Волькенштейн В.С. Сборник задач по общему курсу физики. Изд.3. / В.С. Волькенштейн. – М.: Профессия, 2010. – 328 с.

3. Егорова С.И. Физика. Задания для тестового контроля Электромагнитные колебания. Переменный ток. аудиторной и самостоятельной работы студентов на практических упражнениях по общему курсу физики. Часть 2-я: учеб.-метод. пособие / С.И. Егорова, В.С. Ковалёва, В.С. Кунаков, Г.Ф. Лемешко, Ю.М. Наследников. – Ростов на дону н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2005.


Содержание

Общие методические указания…………………………………
1. Электростатика…………………………………………………….. Главные формулы и законы Электромагнитные колебания. Переменный ток.……………………………. Задания…………………………………………………………….
Неизменный электронный ток………………………. Главные формулы и законы…………………………… Задания……………………………………………………………
3. Электромагнетизм……………………………………………….. Главные формулы…………………………………………… Задания……………………………………………………………..
4. Электрические колебания. Переменный ток. электрические волны……………………………………………………………………… Главные формулы и законы……………………………. Задания…………………………………………………………….
Перечень применяемой литературы……………………………


Составители: Егорова С.И., Ковалёва В.С.,

Кунаков В.С. и др.

ФИЗИКА

Задания для аудиторных практических занятий

и самостоятельной работы студентов

Часть 2

Электричество и магнетизм

Учебное Электромагнитные колебания. Переменный ток. пособие


elektronika-i-elektrotehnika-referat.html
elektronn-tlumachn-slovniki-angljsko-movi-kursovaya-rabota.html
elektronnaya-biblioteka-spbgetu-smirnova-olga-nikolaevna-pirog-viktor-pavlovich.html