методичка физика ч2
.pdfсимости от времени. На какую длину волны и частоту настроен колебательный контур?
№ вар. |
1 |
5 |
9 |
13 |
17 |
21 |
25 |
29 |
Iо, мА |
1 |
5 |
0,9 |
1,3 |
1,7 |
2,1 |
2,5 |
2,9 |
С, мкФ |
0,1 |
0,5 |
0,2 |
0,3 |
0,7 |
0,2 |
0,5 |
0,2 |
L, мГн |
1 |
0,5 |
0,9 |
1,3 |
1,7 |
2,1 |
2,5 |
2 |
n |
1 |
5 |
3 |
3 |
4 |
2 |
5 |
3 |
Задачи 226. Варианты: 2, 6, 10, 14, 18, 22, 26, 30
В контур включены катушка самоиндукции с переменной индуктивностью от L1 до L2 и конденсатор переменной емкости от С1 до С2. Какой диапазон частот и длин волн можно охватить, настраивая этот контур? В каких пределах может изменяться амплитуда силы тока, если амплитуда напряжения на обкладках конденсатора Uо? Определить максимальные значения энергии конденсатора и катушки. Для минимальной частоты написать дифференциальное уравнение изменения заряда на обкладках, а также построить графики изменения силы тока и напряжений на конденсаторе и на катушке в зависимости от времени.
№ вар. |
2 |
6 |
10 |
14 |
18 |
22 |
26 |
30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
L1, пГн |
20 |
60 |
10 |
14 |
18 |
22 |
26 |
30 |
L2, пГн |
200 |
600 |
1000 |
140 |
180 |
220 |
260 |
300 |
С1, пФ |
20 |
6 |
10 |
14 |
18 |
22 |
26 |
30 |
С2, пФ |
2000 |
6000 |
1000 |
1400 |
1800 |
2200 |
2600 |
3000 |
Uо, В |
2 |
6 |
10 |
1,4 |
1,8 |
2,2 |
2,6 |
3 |
Задачи 226. Варианты: 3, 7, 11, 15, 19, 23, 27, 31
Переменный конденсатор колебательного контура изменяет свою емкость от С1 до С2. Какой комплект катушек индукции нужно иметь, чтобы колебательный контур можно было настраивать на радиостан-
111
ции в диапазоне длин волн от λ1 до λ2? Какой диапазон частот данных радиостанций? В каких диапазонах изменяются амплитуды силы тока и напряжения, если максимальный заряд конденсатора qо? Чему равняется максимальная энергия конденсатора и катушки? Для максимальной длины волны написать дифференциальное уравнение изменения заряда, а также построить графики изменения силы тока, напряжений на конденсаторе и на катушке в зависимости от времени.
№ вар. |
3 |
7 |
11 |
15 |
19 |
23 |
27 |
31 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С1, пФ |
30 |
70 |
11 |
15 |
19 |
23 |
27 |
31 |
С2, пФ |
300 |
700 |
110 |
150 |
190 |
2300 |
270 |
310 |
λ1,м |
300 |
70 |
110 |
150 |
190 |
230 |
270 |
310 |
λ2, м |
3000 |
700 |
1100 |
1500 |
1900 |
2300 |
2700 |
3100 |
qо, нКл |
0,3 |
0,7 |
0,1 |
0,14 |
0,18 |
0,22 |
0,26 |
0,3 |
Задачи 226. Варианты: 4, 8, 12, 16, 20, 24, 28, 32
В идеальном колебательном контуре при резонансе напряжение на конденсаторе изменяется по закону UC = UC0 cosΩ t. Емкость конденсатора С, а индуктивность катушки L. Написать дифференциальное уравнение изменения заряда на обкладках конденсатора. На какую частоту и длину волны настроен колебательный контур? Определить максимальную энергию катушки и конденсатора, мгновенные значения силы тока, а также напряжений на них в момент времени t = T/n, построить графики изменения этих величин в зависимости от времени.
№ вар. |
4 |
8 |
12 |
16 |
20 |
24 |
28 |
32 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
L, нГн |
40 |
8 |
12 |
16 |
20 |
24 |
28 |
32 |
С, нФ |
20 |
8 |
12 |
16 |
18 |
24 |
28 |
32 |
Uо, мВ |
40 |
60 |
100 |
140 |
180 |
220 |
260 |
300 |
n |
4 |
8 |
2 |
6 |
2 |
4 |
3 |
4 |
112
Литература
1.Детлаф, А. А. Курс физики : учебное пособие для втузов / А.А Детлаф, Б. М. Яворский. − М. : Высшая школа, 2001. − 718 с.
2.Трофимова, Т. И. Курс физики : учебное пособие для вузов / Т. И. Трофимова. – М. : Высшая школа, 2001. − 478 с.
3.Вафин, Д.Б. Физика : учебное пособие. Ч.2. /Д.Б. Вафин. − Казань : Изд-во Казан. гос. технол. ун-та, 2007. − 472 с.
4.Кухлинг, Х. Справочник по физике : пер. с нем. / Х. Кухлинг. −
М. : Мир, 1985. − 520 с.
П Р И Л О Ж Е Н И Е Некоторые основные физические постоянные
Скорость света в вакууме |
с = 2,997925Α108м/с |
|||||
Ускорение свободного падения |
g = 9,81 м/с2-11 |
|
3 |
2 |
|
|
Гравитационная постоянная |
γ |
= 6,672 10 |
м /(кг с ) |
|||
Универсальная газовая постоянная |
R = 8,31441 Дж/(моль К) |
|||||
Нормальный молярный объем |
Vµ = 22,41383 м3/кмоль |
|||||
Постоянная Авогадро |
NА = 6, 022045 1023 |
моль–1 |
||||
Число Лошмидта |
NL |
= 2,686754 1025 |
м–3 |
|||
Постоянная Больцмана |
k = 1,380662 10–23–34 Дж/К |
|||||
Постоянная Планка |
h = 6,626176 10 |
Дж с |
||||
Постоянная Стефана – Больцмана |
h = h/2π = 1,0546 10–34 Дж с |
|||||
σ |
= 5,6687 10–8 |
Вт м–2 К–4 |
||||
Постоянная Вина (смещения) |
b1 |
= 2,8978 10–3 |
м К |
|||
Электрическая постоянная |
εо |
= 8,854187 10–12 Ф/м |
||||
Магнитная постоянная |
µо |
= 1,256637 10–6 Гн/м |
||||
Число Фарадея |
F = 9,648453 104 Кл/моль |
|||||
Масса покоя электрона |
me |
= 9,1093897 10–31–27кг |
||||
Масса покоя протона |
mр |
= 1,6726485 |
10 |
кг = |
||
Масса покоя нейтрона |
|
= 1,00727647 а.е.м. |
||||
mn = 1,6749543 |
10–27 кг = |
|||||
Элементарный заряд |
|
= 1,0086650 а.е.м. |
||||
е = 1,60217733 10–19 Кл |
||||||
Удельный заряд электрона |
− е/me = −1,75881962 1011 Кл/кг |
|||||
Атомная единица массы |
а.е.м. = 1,6605402 10–27 кг = |
|||||
Радиус Бора |
|
= 931494,32 кэВ |
||||
r1 = 5,29177249 10–11 м |
||||||
Постоянная Ридберга |
R = 3,2898419499 1015 с–1 |
|||||
|
R′ |
= R/c = 1,097373 107 м–1 |
||||
113 |
|
|
|
|
|
|
Диэлектрическая проницаемость
|
Диэлектрик |
|
|
|
|
ε |
|
|
|
|
Диэлектрик |
|
ε |
||||
|
Воздух |
|
|
|
|
|
1,00059 |
|
|
Полихлорвинил |
|
5 |
|
||||
|
Воск |
|
|
|
|
|
7,8 |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Слюда |
4÷10 |
|
|||||
|
Вода |
|
|
|
|
|
81 |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Стекло |
5÷15 |
|
|||||
|
Керосин |
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Шифер |
6÷10 |
|
|||||
|
Дерево |
|
|
|
|
|
3,5÷5 |
|
|
|
|
|
|||||
|
Каучук |
|
|
|
|
|
2,5÷3 |
|
|
|
|
Фарфор |
|
6 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Эбонит |
|
2,7 |
|
||||
|
Парафин |
|
|
|
|
|
2÷2,4 |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Этиловый спирт |
|
25,2 |
|
||||
|
Полиэтилен |
|
|
|
|
2,3 |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Метиловый спирт |
|
33,5 |
|
|||||
|
Плексиглас |
|
|
|
|
3÷4 |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Керамика |
до 10 000 |
|||||||
|
Полистирол |
|
|
|
|
2,3÷2,5 |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
Магнитные восприимчивости χ = µ −1 |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
χ, 10−6 |
||||
|
Диамагнетики |
|
|
|
χ, 10−6 |
|
|
|
|
Парамагнетики |
|
||||||
|
Бензол |
|
|
|
|
−7,5 |
|
|
Азот |
|
0.013 |
|
|||||
|
Висмут |
|
|
|
|
−176 |
|
|
Алюминий |
|
|
23 |
|
||||
|
Вода |
|
|
|
|
−9,0 |
|
|
Воздух |
|
0,38 |
|
|||||
|
Водород |
|
|
|
|
−0,063 |
|
|
Вольфрам |
|
176 |
|
|||||
|
Медь |
|
|
|
|
−10,3 |
|
|
Жидкий кислород |
|
3400 |
|
|||||
|
Каменная соль |
|
|
|
−12,6 |
|
|
Кислород |
|
1,9 |
|
||||||
|
Кварц |
|
|
|
|
−15,1 |
|
|
Платина |
|
360 |
|
|||||
|
Стекло |
|
|
|
|
−12,6 |
|
|
Эбонит |
|
|
14 |
|
||||
|
Ферромагнетики |
|
|
|
µ |
|
|
|
|
Ферромагнетики |
|
|
µ |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Алмазная сталь |
|
|
до 15 000 |
|
|
Пермаллой |
|
до 50 000 |
||||||||
|
Никель |
|
|
|
|
″ |
300 |
|
|
Супермаллой |
|
″ |
10 000 |
||||
|
Полосовое железо |
|
″ |
5 000 |
|
|
Твердая сталь |
|
″ |
200 |
|
||||||
|
Электрохимические потенциалы некоторых металлов |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Au |
Hg |
Ag |
Cu |
H |
Pb |
Ni Cd Fe Zn |
Mg |
Li |
||||||||
|
ϕ, B 1,4 |
0,86 |
0,80 |
0,34 0,0 |
0,13 |
0,24 0,4 0,44 0,76 |
2,34 |
3,02 |
|
||||||||
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− |
|
|
|
|
114
Удельное электрическое сопротивление ρ и температурный коэффициент сопротивления α (при 20оС)
Материал |
ρ, 10–7Ом м |
α, 10–3 К–1 |
Алюминий |
0,26 |
4,6 |
Вольфрам |
0,52 |
4,7 |
Железо, чистое |
0,9 |
6,3 |
Золото |
0,21 |
3,9 |
Иридий |
0,47 |
0,2 |
Константан |
5 |
0,03 |
Литая сталь |
1,3 |
5 |
Магний |
0,44 |
4 |
Манганин |
4,3 |
0,02 |
Медь |
0,17 |
3,8 |
Нейзильбер |
3,3 |
0,33 |
Никель |
0,87 |
6,5 |
Нихром |
11,2 |
0,25 |
Олово |
1,2 |
3 |
Платина |
1,07 |
3,9 |
Ртуть |
9,6 |
0,92 |
Свинец |
2 |
4,1 |
Серебро |
0,15 |
4 |
Серый чугун |
10 |
3,5 |
Приставки к единицам СИ
Приставка |
Обозначение |
Значение |
Приставка |
Обозначение |
Значение |
дека |
да |
101 |
деци |
д |
10–1 |
гекто |
г |
102 |
санти |
с |
10–2 |
кило |
к |
103 |
милли |
м |
10–3 |
мега |
М |
106 |
микро |
мк |
10–6 |
гига |
Г |
109 |
нано |
н |
10–9 |
тера |
Т |
1012 |
пико |
п |
10–12 |
пета |
П |
1015 |
фемто |
ф |
10–15 |
экса |
Э |
1018 |
атто |
а |
10–18 |
115
Учебное издание
Вафин Данил Билалович
доктор технических наук
ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ПО ФИЗИКЕ
ЧАСТЬ 2
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
Корректор Габдурахимова Т.М. Худ. редактор Федорова Л.Г.
Сдано в набор 17.11.2010. Подписано в печать 12.01.2011. Бумага офсетная. Гарнитура Таймс. Усл. печ. л. 7,3. Тираж 120. Заказ №1.
НХТИ (филиал) ГОУ ВПО «КГТУ», г. Нижнекамск, 423570, ул. 30 лет Победы, д. 5а.
116
117
118