комплекс практических работ по физике для студентов 2 курса колледжа. Специальность информационная безопасность.


Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования
«Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики»
Колледж телекоммуникаций и информатики













ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ



УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ


ЕН.03 ФИЗИКА


Специальность: 10.02.02 - Информационная безопасность
телекоммуникационных систем























Новосибирск, 2015



Актуализация:

Действующие 2/2. учебный год _________/ Цепенко М.В./

Действующие 2/2. учебный год _________/ Цепенко М.В./








































РАССМОТРЕНО И ОДОБРЕНО
На заседании цикловой комиссии
«________________________»
Председатель цикловой комиссии
______________
«___»___________года






Практическое занятие № 1
Исследование взаимосвязи параметров электрического поля

Цель занятия: научиться решать задачи на применение закона Кулона, на расчет напряженности, потенциала, напряжения, работы электрического поля, построение векторных диаграмм.
Пояснение к занятию:
Электрическое поле – материальный объект, непрерывный в пространстве и способный действовать на другие электрические заряды.
Взаимодействие электрических зарядов есть результат действия поля одного электрического заряда на другой электрический заряд и наоборот.
Сила взаимодействия двух точечных зарядов определяется законом Кулона: два точечных неподвижных электрических заряда взаимодействуют в вакууме с силой, пропорциональной произведению модулей этих зарядов и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.
HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15, где k = 9
·109 Н
·м2/Кл2
q1, q2 – электрические заряды [Кл]
r – расстояние между зарядами [м]
Характеристики электрического поля:
Напряженность – физическая величина, равная отношению силы, с которой электрическое поле действует на пробный электрический заряд, к значению этого заряда.
HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15 [Е] = Н/Кл или В/м
HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15, где q – заряд, создающий электрическое поле
r – расстояние между источником поля и точки, в которой необходимо определить напряженность поля

·0 = 8,85
·10-12 Кл2/(Н
·м2)

· – диэлектрическая проницаемость среды
Потенциал – отношение потенциальной энергии, которой обладает пробный заряд, помещенный в данную точку поля, к этому заряду.
HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15 [
·] = Дж/Кл = В
HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15
Связь между напряженностью и потенциалом электрического поля: HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15, где HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15 - разность потенциала (напряжение)
d – расстояние между эквипотенциальными поверхностями
Эквипотенциальная поверхность – поверхность, во всех точках которой потенциал электрического поля имеет одинаковые значения.
Работа сил электрического поля определяется:
HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15
HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15, где
HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15 - потенциальная энергия взаимодействия зарядо

Литература:

Физика: учебник/Под ред. Ю.И.Дика, Н.С.Пурышевой- М.:ФОРУМ: ИНФРА-М,2013


Задание на выполнение работы:

Задача 1.
Два точечных заряда на расстоянии r в определенной среде взаимодействуют с силой F.
Определить параметры соответствующие варианту.

Вариант
Заряд 1
Заряд 2
Расстояние
Сила
Диэлектрическая
проницаемость
среды

1
20нКл.
?
5см
120мкН
1

2
-19мкКл
16нКл
10см
?
81

3
-2нКл
?
12см
5мкН
39

4
?
19мкКл
30мм
20мкН
1

5
15нКл
20нКл
15см
?
5

6
-15мкКл
10мкКл
50мм
13Н
?

7
6нКл
3нКл
12см
?
3

8
?
9нКл
3см
10мкН
81

9
16нКл
12нКл
15см
26мкН
?

0
12нКл
16нКл
10см
?
39


Задача 2
Укажите направление результирующей силы, действующей на точечный заряд, находящиеся в вершине равностороннего треугольника. Выполнить рисунок.
Рассчитайте параметры соответствующие варианту.

вариант
Заряд 1
Заряд 2
Заряд 3
Расстояние
Сила
результирующая

1
-19мкКл
-12мкКл
10мкКл
10см
F1

2
20нКл
-15нКл
10нКл
12см
F2

3
-12нКл
15нКл
-10нКл
6см
F3

4
16мкКл
12мкКл
15мкКл
30мм
F1

5
-15нКл
10нКл
20нКл
5см
F2

6
20нКл
12нКл
-15нКл
10см
F3

7
12нКл
20нКл
16нКл
3см
F1

8
-10мкКл
-15мкКл
20мкКл
50мм
F2

9
-15нКл
-19нКл
12нКл
12см
F3

0
12нКл
-10нКл
16нКл
9см
F2


Порядок выполнения работы:
каждому студенту выдается задание
выполнение задания
написание отчета
защита практической работы

Содержание отчета:
исходные данные;
подробный письменный расчет со всеми пояснениями;
векторные диаграммы.
выводы по полученным данным и оценка результатов.



Практическое занятие № 2.
Расчет параметров конденсаторов и конденсаторной батареи.
Цель работы: Научится рассчитывать смешанные соединения конденсаторов.
Пояснение к занятию:
Конденсатор – система из двух проводников, разделенных диэлектриком, толщина которого мала по сравнению с линейными размерами проводников.
Конденсатор характеризуется электроемкостью:
HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15 [С] = Ф
HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15 - электроемкость плоского конденсатора
S – площадь пластины (обкладки конденсатора)
d – расстояние между обкладками
Последовательное соединение конденсаторов – соединение конденсаторов, при котором отрицательно заряженная обкладка предыдущего конденсатора соединена с положительно заряженной обкладкой последующего.
HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15
Параллельное соединение конденсаторов – соединение конденсаторов, при котором все положительно заряженные обкладки присоединены к одному проводу, а отрицательно заряженные – к другому.
HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15
Энергия заряженного конденсатора: HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15.
Литература:
Физика: учебник/Под ред. Ю.И.Дика, Н.С.Пурышевой- М.:ФОРУМ: ИНФРА-М,2013



Задание на выполнение работы:
Рассчитать электрическую схему по следующим параметрам.

Вари ант
С1 мкФ
С2 мкФ
СЗ мкФ
СО мкФ
U1 В
U2B
U3B
U0B
Рис.

1
1
3,5
12
?
?
?
?
220
1

2
1,5
2,5
10
?
?
?
?
60
2

3
?
1
4
2
?
?
?
120
3

4
1,5
3
4
?
?
?
?
60
4

5
1
1
2
?
?
?
?
12
2

6
?
1
5,5
6
?
?
?
12
1

7
1,5
3
3
?
?
?
?
24
2

8
1,5
2,5
4
?
?
?
?
120
3

9
1
1
4,5
?
?
?
?
120
4

0
?
2,5
4
5,8
?
?
?
220
1



1.

2.


3.

4.




Условные обозначения:
С - электроемкость
СО - общая емкость
Q - заряд
U - напряжение на соответствующим конденсаторе
U0 - общее напряжение

Порядок выполнения работы:
каждому студенту выдается задание
выполнение задания
написание отчета
защита практической работы
Содержание отчета:
исходные данные;
подробный письменный расчет со всеми пояснениями;
выводы по полученным данным и оценка результатов.























Практическое занятие № 3.
Исследование характеристик магнитного поля.
Цель работы: Исследовать взаимосвязи основных характеристик магнитного поля.
Пояснение к занятию:
Основные формулы

Закон Био-Савара-Лапласа
HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15
где HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15 - магнитная индукция поля, создаваемая элементом проводника с током; ( - магнитная проницаемость; (0 - магнитная постоянная ((0=4((10-7Гн/м = 12,566 ( 10-7 Гн/м); HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15- вектор, равный по модулю длине HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15 проводника; HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15- сила тока; HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15 - радиус-вектор, проведенный от середины элемента проводника к точке, в которой определяется магнитная индукция.
Модуль вектора HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15 выражается формулой:
HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15
где ( - угол между векторами HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15 и HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15.
Магнитная индукция в центре кругового проводника с током
HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15
где R - радиус кривизны проводника.
Магнитная индукция поля, созданного бесконечно длинным прямолинейным проводником,
HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15
где r - расстояние от оси проводника до точки, где определяется индукция.
Магнитная индукция поля на оси кругового тока
HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15
где R - радиус кругового контура с током ;h - расстояние от точки, в которой находится магнитная индукция, до плоскости контура.
Магнитная индукция поля внутри тороида и бесконечно длинного соленоида
HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15
где n - число витков на единицу длины соленоида (тороида); HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15 - сила тока в одном витке.
Магнитная индукция поля на оси соленоида конечной длины:
HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15
где (1 и (2 - углы между осью соленоида и радиус-векторами, проведенными из рассматриваемой точки к концам соленоида.
Магнитная индукция HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15 результирующего поля равна векторной сумме магнитных индукций HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15складывающихся полей (принцип суперпозиции):
HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15
Магнитный поток сквозь контур
HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15
где S - площадь поперечного сечения контура, ( - угол между нормалью к плоскости контура и направлением магнитного поля.
На проводник с током в магнитном поле действует сила Ампера
HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15
где HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15- сила тока; HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15 - вектор, равный по модулю длине HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15 проводника; HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15- магнитная индукция поля.
Модуль вектора HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15 определяется выражением
HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15,
где ( - угол между векторами HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15 и HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15.
Два параллельных бесконечно длинных прямолинейных проводника с токами HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15 и HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15взаимодействуют между собой с силой:
HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15,
где HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15 - длина участка проводников; d - расстояние между ними.
Магнитный момент контура с током:
HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15
где HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15 - вектор, равный по модулю площади S, охватываемой контуром и совпадающий по направлению с нормалью к его плоскости.
На контур с током в магнитном поле действует механический момент:
HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15
где модуль момента равен:
М = PmB sin(,
где ( - угол между векторами HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15 и HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15.
Работа перемещения проводника с током в магнитном поле:
dA=IdHYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15,
где dHYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15 - магнитный поток.
Сила, действующая на заряд HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15, движущийся со скоростью HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15 в магнитном поле с индукцией HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15, определяется формулой Лоренца:
HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15, или F= |HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15 | (B sin(,
где ( - угол между вектором скорости HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15 движения частиц и вектором HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15.
При протекании тока I вдоль проводящей пластины, помещенной перпендикулярно к магнитному полю, возникает поперечная разность потенциалов:
HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15,
где a- толщина пластины, В - индукция магнитного поля, HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15 - постоянная Холла, обратная концентрации n носителей тока и их заряду е.
Зная постоянную Холла R и удельную проводимость материала,
HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15,
можно найти подвижность носителей тока u.
Литература:
Физика: учебник/Под ред. Ю.И.Дика, Н.С.Пурышевой- М.:ФОРУМ: ИНФРА-М,2013

Задание на выполнение работы

Рамка с током I=5 А содержит 20 витков тонкого провода. Определить магнитный момент рамки с током, если ее площадь S=10 см2.
Круглая рамка с током площадью S=20 см2 закреплена параллельно магнитному полю В=0,2 Тл. На рамку действует вращающий момент 0,6 мН·м. Рамку освободили, после поворота на 900 ее угловая скорость стала 20 с-1. Определить силу тока, текущего в рамке.
В однородном магнитном поле, индукция которого 0,2 Тл, движется проводник длиной 10 см. Скорость движения проводника 20 м/с и направлена перпендикулярно магнитному полю. Чему равна индуцированная в проводнике э.д.с.?
В электрической цепи, содержащей сопротивление R = 20 Ом и индуктивность L = 0,06 Гн, течет ток силой I = 50 А. Определить силу тока в цепи через (t = 0,2 мс после ее размыкания.
Проволочный виток радиусом r = 10 см и сопротивлением R = 0,02 Ом находится в однородном поле (В = 0,1 Тл). Плоскость витка составляет угол ( = =400 с линиями индукции. Какой заряд Q потечет по витку при выключении магнитного поля?

Порядок выполнения работы

- микрогруппе выдается задание
- выполнения задания
- написание отчета
- защита практического задания


Содержание отчета
исходные данные;
подробный письменный расчет со всеми пояснениями;
выводы по полученным данным и оценка результатов.


















Практическое занятие № 4
Исследование законов магнитной индукции

Цель занятия: научиться решать задачи на использование закона электромагнитной индукции; на определение магнитного потока, пронизывающего контур; на определение основных характеристик магнитного поля.
Пояснение к занятию
-Индукционный ток – ток, возникающий в замкнутом контуре при изменениях магнитного потока, пронизывающего этот контур.
Возникновение индукционного тока объясняется теорией Максвелла: переменное магнитное поле создает электрическое поле, которое возбуждает в замкнутом проводнике индукционный ток.
Количественные характеристики индукционного поля:


Закон электромагнитной индукции (закон Фарадея): ЭДС индукции в контуре равно скорости изменения во времени магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром, взятой с противоположным знаком.
HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15
Индуктивность контура – физическая величина, равная отношению магнитного потока вокруг контура к силе тока в контуре.
HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15 [L] = Гн
Индуктивность является характеристикой катушки.
HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15 - индуктивность катушки с сердечником
где
· – магнитная проницаемость сердечника;
HYPER13 QUOTE HYPER14HYPER15 - магнитная постоянная;
S – площадь поперечного сечения катушки
HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15 - густота обмотки (число витков на единицу длины l)
HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15 - индуктивность катушки без сердечника

Литература

Физика: учебник/Под ред. Ю.И.Дика, Н.С.Пурышевой- М.:ФОРУМ: ИНФРА-М,2013


Задание на выполнение работы
Под каким углом к линиям индукции однородного магнитного поля индукцией 0,5Тл надо перемещать проводник длиной 0,4м со скоростью 15м/с, чтобы в нем возникла ЭДС, равная 2,12В?
Неподвижный виток, площадь которого 10см2, расположен перпендикулярно линиям индукции однородного магнитного поля. Какая ЭДС индукция возникнет в этом витке, если магнитная индукция поля будет равномерно возрастать и в течении 0,01с увеличится от 0,2Тл до 0,7Тл?
Какой магнитный поток пронизывает прямоугольную рамку с током, со сторонами 5 см и 8 см, если она помещена в магнитное поле с индукцией 25Тл?
В катушке, состоящей из 200 витков, магнитный поток равен 10-2Вб. За сколько времени исчезнет магнитный поток при размыкании цепи, если в катушке при этом возникает ЭДС индукции, равная 5В?
Круговая рамка радиусом 8 см помещена в магнитное поле с индукцией 45 Тл. Какой магнитный поток пронизывает данную рамку?


Порядок выполнения работы

- микрогруппе выдается задание
- допуск к выполнению задания
- выполнения задания
- написание отчета
- защита практического задания


Содержание отчета
исходные данные;
подробный письменный расчет со всеми пояснениями;
выводы по полученным данным и оценка результатов.






Практическое занятие № 5
Расчет сопротивления цепи переменного тока.

Цель занятия: Научиться рассчитывать сопротивление цепи переменного тока.

Пояснение к занятию

Активное сопротивление R [Ом]:
R


Закон Ома для данного участка: HYPER13 QUOTE HYPER14HYPER15


Индуктивное сопротивление HYPER13 QUOTE HYPER14HYPER15 [Ом]:
HYPER13 QUOTE HYPER14HYPER15 HYPER13 QUOTE HYPER14HYPER15 , где L – индуктивность катушки [Гн]

· – частота электромагнитных колебаний [Гц]
HYPER13 QUOTE HYPER14HYPER15
Закон Ома для данного участка цепи: HYPER13 QUOTE HYPER14HYPER15


Емкостное сопротивление HYPER13 QUOTE HYPER14HYPER15 [Ом]:
HYPER13 QUOTE HYPER14HYPER15 HYPER13 QUOTE HYPER14HYPER15, где С – электроемкость конденсатора [Ф]

· – частота электромагнитных колебаний [Гц]
HYPER13 QUOTE HYPER14HYPER15
Закон Ома для данного участка цепи: HYPER13 QUOTE HYPER14HYPER15

Полная цепь:
R HYPER13 QUOTE HYPER14HYPER15 HYPER13 QUOTE HYPER14HYPER15


HYPER13 QUOTE HYPER14HYPER15 - полное сопротивление цепи

HYPER13 QUOTE HYPER14HYPER15 - мощность цепи переменного тока, где I – действующее значение силы тока [А]
U – действующее значение напряжения [В]
HYPER13 QUOTE HYPER14HYPER15 - коэффициент мощности
Закон Ома для данного участка: HYPER13 QUOTE HYPER14HYPER15



Литература
Физика: учебник/Под ред. Ю.И.Дика, Н.С.Пурышевой- М.:ФОРУМ: ИНФРА-М,2013


Задание на выполнение работы
Катушка индуктивность 20мГн включена в сеть переменного тока с частотой 50Гц. Определите индуктивное сопротивление катушки.

Определите энергию электрического поля конденсатора, емкость которого 6мкФ, а напряжение на его обкладках равно 400В.

При какой частоте переменного тока наступит резонанс напряжений в цепи, состоящей из последовательно соединенных катушки индуктивностью 0,5Гн и конденсатора емкостью 200мкФ?

В колебательном контуре конденсатор емкостью 50нФ заряжен до максимального напряжения 100В. Определите резонансную частоту колебаний свободных электронов в контуре, если максимальная сила тока в контуре равна 0,2А. Активное сопротивление равно нулю.

Определите период и частоту собственных электромагнитных колебаний контура, если его индуктивность равна 1мГн, а емкость – 100нФ


Порядок выполнения работы

- каждому студенту выдается задание
- допуск к выполнению задания
- выполнения задания
- написание отчета
- защита практического задания


Содержание отчета

исходные данные;
подробный письменный расчет со всеми пояснениями;
выводы по полученным данным и оценка результатов.














Практическое занятие № 6
Расчет параметров цепи переменного тока.
Цель занятия: научиться решать задачи на нахождение силы тока, напряжения цепи электрического тока в закрытом колебательном контуре; на нахождения периода электромагнитных колебаний, собственной частоты контура; на нахождение электроемкости конденсатора и индуктивности катушки колебательного контура.


Пояснение к занятию
- Колебательный контур – это электрическая цепь, состоящая из конденсатора и катушки, в которой происходят электромагнитные колебания.
Идеальный колебательный контур – это контур, активным сопротивлением которого можно пренебречь, т. е. нет потерь энергии на нагревание проводником и диэлектриков. (HYPER13 QUOTE HYPER14HYPER15)
L HYPER13 QUOTE HYPER14HYPER15 - условие идеального колебательного контура, где
C – электроемкость конденсатора [Ф]
L – индуктивность катушки [Гн]
U – напряжение в цепи [В]
C I – сила тока в цепи [А]

Частота колебаний в контуре называется собственной (циклической) частотой контура.
HYPER13 QUOTE HYPER14HYPER15 - собственная частота контура [Гц]
Время, затраченное на одно полное колебание, называется периодом колебания.
HYPER13 QUOTE HYPER14HYPER15 - период электромагнитных колебаний (формула Томсона) [с]
Переменный ток – это ток, который меняет своё направление и значение с течением времени.

Литература
Физика: учебник/Под ред. Ю.И.Дика, Н.С.Пурышевой- М.:ФОРУМ: ИНФРА-М,2013

Задание на выполнение работы
Колебательный контур имеет индуктивность L = 1,6 мГн и емкость С= =0,04 мкФ. Максимальное напряжение на зажимах U = 200 В. Определить максимальную силу тока в контуре. Активным сопротивлением контура пренебречь.
Катушка длиной 50 см и площадью поперечного сечения S1 = 3 см2 имеет 1000 витков и соединена параллельно с воздушным конденсатором. Конденсатор состоит из двух пластин площадью S2 = 75 см2 каждая. Расстояние между пластинами 5 мм. Определить период колебаний такого контура.
В цепь переменного тока с частотой HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15 = 50 Гц и эффективным напряжением Uэфф.=220 В включен дроссель с индуктивностью L = 0,5 Гн. Активное сопротивление RА=300 Ом. Определить эффективное значение тока, протекающего через дроссель.
Электрическая цепь состоит из резистора сопротивлением R = 4 Ом, катушки с индуктивным сопротивлением XL=8 Ом и конденсатора с емкостным сопротивлением XC=5 Ом, соединенных между собой последовательно. К концам цепи, приложено переменное напряжение 120 В. Найти силу тока в цепи и напряжения на всех участках.
На какое напряжение должен быть рассчитан конденсатор емкостью 2мкФ, включенный в цепь переменного тока, чтобы не произошло пробоя? Зависимость тока от времени имеет вид: I = 6sin 100t ( А).



Порядок выполнения работы

- каждому студенту выдается задание
- допуск к выполнению задания
- выполнения задания
- написание отчета
- защита практического задания


Содержание отчета

исходные данные;
подробный письменный расчет со всеми пояснениями;
выводы по полученным данным и оценка результатов.


Практическое занятие № 7

Цель занятия: Научиться определять параметры электромагнитной волны.
Пояснение к занятию:
Электромагнитная волна - изменяющаяся в пространстве и во времени электромагнитное поле со скоростью 3·108 м/с. Электромагнитная волна поперечна.
Длина электромагнитной волны определяется по формуле:

·=v/f
где v – скорость электромагнитной, f - частота излучения,
с учетом параметров колебательного контура длина волны может определяться по уравнения Дж. Максвелла
·=v/f= v·2
·
·LC (м)
период электромагнитной волны
Т =2
·
·LC (с)

Литература
Физика: учебник/Под ред. Ю.И.Дика, Н.С.Пурышевой- М.:ФОРУМ: ИНФРА-М,2013


Задание на выполнение работы
. Определить период и частоту собственных колебаний в контуре, емкость которого составляет 2,2 мкФ и индуктивность равна 0,65 мГн.
Чему равна длина волны, излучаемой радиостанцией, работающей на частоте 1,5МГц?
Какой длины электромагнитные волны излучает колебательный контур с емкостью 2,6пФ и с индуктивностью 0,012мГн, Когда в нем происходят колебания с собственной частотой?
Колебательный контур радиоприёмника имеет индуктивность 0,32 мГн и переменную ёмкость. Радиоприёмник может принимать волны длиной от 188 до 545 м. В каких пределах изменяется емкость контура?
Определить период свободных колебаний в контуре, состоящем из конденсатора 0,064 мкФ, индуктивности 0,18 мГн. Какую длину волны он может принять, на какой частоте?

Порядок выполнения работы

- каждому студенту выдается задание
- допуск к выполнению задания
- выполнения задания
- написание отчета
- защита практического задания


Содержание отчета

- исходные данные;
подробный письменный расчет со всеми пояснениями;
выводы по полученным данным и оценка результатов.


Практическое занятие № 8
Наблюдение интерференции и дифракции света.
Цель занятия: научиться различать явления интерференции и дифракции света, рассчитывать постоянную дифракционной решетки.
Пояснение к занятию
Интерференция – явление увеличения или уменьшения амплитуды результирующего излучения при сложении двух или нескольких излучений с одинаковыми частотами.
Условия возникновения интерференции:
Когерентные источники – источники световых излучений, колеблющиеся с одинаковыми частотами и в течении всего времени колебаний сохраняющие постоянную разность фаз.
Монохроматическое излучение – излучение с одной строго определенной частотой колебаний.
Интерференционная картина – устойчивая во времени картина максимума и минимума освещенности.

Дифракция – огибание светом препятствий.
Дифракционная решетка – большое число параллельных и очень близко расположенных узких щелей, которые пропускают или отражают свет.
Период решетки – расстояние от начала одной щели до начала следующей щели.
[d] = м

N – число щелей на единицу длины l

Формула дифракционной решетки: HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15.
k – выбранный порядок максимума или минимума освещенности

· – длина волны падающего светового излучения [м]

HYPER13 QUOTE HYPER14HYPER15 м/с – скорость света в вакууме
HYPER13 QUOTE HYPER14HYPER15 - частота светового излучения [Гц]

Литература
Физика: учебник/Под ред. Ю.И.Дика, Н.С.Пурышевой- М.:ФОРУМ: ИНФРА-М,2013


Задание на выполнение работы
Дифракционная решетка имеет 50 штрихов на миллиметр. Под каким углом виден максимум третьего порядка монохроматического излучения с длиной волны 400нм?

На дифракционную решетку, постоянная которой равна 0,01мм, направлена монохроматическая волна. Первый дифракционный максимум получен на экране смещенным на 4см от первоначального распространения света. Определите длину волны монохроматического излучения, если расстояние между экраном и решеткой равно 80см.

Определите постоянную дифракционной решетки, если максимум второго порядка смещен на 5,9см от первоначального распространения света, а расстояние между экраном и решеткой составляет 1м. Монохроматическое излучение с длиной волны 590нм.
На дифракционную решетку, постоянная которой равна 0,05мм, направлена монохроматическая волна. Второй дифракционный максимум получен на экране смещенным на 8см от первоначального распространения света. Определите длину волны монохроматического излучения, если расстояние между экраном и решеткой равно 70см.

Определите постоянную дифракционной решетки, если максимум первого порядка смещен на 3см от первоначального распространения света, а расстояние между экраном и решеткой составляет 70см. Монохроматическое излучение с длиной волны 500нм.


Порядок выполнения работы:
каждому студенту выдается задание
выполнение задания
написание отчета


К отчету:
исходные данные;
подробный письменный расчет со всеми пояснениями.






























Практическое занятие № 9
Изучение явления фотоэффекта
Цель занятия: Научится применять законы фотоэффекта.

Пояснение к занятию
Ядро обозначается тем же символом, что и нейтральный атом: HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15
где HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15 символ химического элемента; HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15 атомной номер (число протонов в ядре); HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15 массовое число (число нуклонов в ядре). Число HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15 нейтронов в ядре равно разности HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15.
Энергия фотона
HYPER13 EMBED Equation.2 HYPER14HYPER15,
где h = 6,63*10-34 постоянная Планка; HYPER13 EMBED Equation.2 HYPER14HYPER15 , HYPER13 EMBED Equation.2 HYPER14HYPER15 – частота света; HYPER13 EMBED Equation.2 HYPER14HYPER15 – круговая частота.
( Импульс фотона и его масса
HYPER13 EMBED Equation.2 HYPER14HYPER15.
( Формулы Эйнштейна для внешнего фотоэффекта
HYPER13 EMBED Equation.2 HYPER14HYPER15,
где HYPER13 EMBED Equation.2 HYPER14HYPER15 - энергия фотона; А – работа выхода электрона из металла; HYPER13 EMBED Equation.2 HYPER14HYPER15 – максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона; HYPER13 EMBED Equation.2 HYPER14HYPER15 – масса покоя электрона.
( Красная граница фотоэффекта
HYPER13 EMBED Equation.2 HYPER14HYPER15,
где HYPER13 EMBED Equation.2 HYPER14HYPER15 – максимальная длина волны излучения, HYPER13 EMBED Equation.2 HYPER14HYPER15 – минимальная частота, при которых ёще возможен фотоэффект.

Литература
Физика: учебник/Под ред. Ю.И.Дика, Н.С.Пурышевой- М.:ФОРУМ: ИНФРА-М,2013
Задание на выполнение работы

вариант
A Дж.
U В.
E Дж.

· кр.г м.

· м.

· Гц.
m Кг
V м/с.

1
?
1
?
?
413нм
?
9,1·10-31
?

2
5эВ
?
?
?
?
?
9,1·10-31
?

3
?
?
?
530нм
-
?
9,1·10-31
?

4
7,85·10-19
?
?
?
_
?
9,1·10-31
?

5
4,5эВ
?
?
?
-
?
9,1·10-31
?

6
?
4,25
?
?
-
?
9,1·10-31
?

7
2,26эВ
?
?
-
345нм
?
9,1·10-31
?

8
4,08эВ
?
?
?
-
?
9,1·10-31
7,2·105

9
?
?
1,8·10-19
550нм
-
?
9,1·10-31
?

0
?
?
2,84·10-19
?
317нм
?
9,1·10-31
?


A Дж.- работа выхода
U В. – запирающее напряжение
E Дж – кинетическая энергия

· м. – длина волны

· кр.г м – длина волны красной границы

· Гц – частота излучения
m Кг – масса электрона
V м/с. – скорость движения частицы
h = 6,62·10-34Дж·с – постоянная Планк



Порядок выполнения работы

- каждому студенту выдается задание
- допуск к выполнению задания
- выполнения задания
- написание отчета
- защита практического задания

Содержание отчета
исходные данные;
подробный письменный расчет со всеми пояснениями




Root EntryEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation Native

Приложенные файлы