Решение: Закон электромагнитной индукции Фарадея




Скачать 83.69 Kb.
НазваниеРешение: Закон электромагнитной индукции Фарадея
Дата публикации23.04.2013
Размер83.69 Kb.
ТипРешение
litcey.ru > Физика > Решение

Задача 1
Электромагнитная волна занимает пространство между двумя параллельными бесконечными плоскостями АВ и АВ. Изображенный участок электромагнитного поля движется со скоростью света с в направлении, перпендикулярном плоскости АВ. Напряженность электрического поля волны Е. Применяя закон электромагнитной индукции к прямоугольному контуру, определить индукцию магнитного поля волны.



Решение:

Закон электромагнитной индукции Фарадея:

,

где - электродвижущая сила индукции, возникающая в контуре при изменении магнитного потока. Этот закон является универсальным: ЭДС не зависит от способа изменения магнитного потока.

Магнитный поток:

где площадь контура; угол между нормалью к плоскости контура и вектором магнитной индукции.

Уравнения плоской электромагнитной волны:

;

,

где и - соответственно амплитуды напряженностей электрического и магнитного полей волны; ω – циклическая частота; - волновое число.

-сторона контура.



С учётом этого имеем



Приравниваем правые части уравнений для ЭДС индукции:



В результате индукция магнитного поля волны равна



Ответ:



Задача 2

Объект находится в центре кривизны симметричной собирающей линзы.

1) Какими будут знаки радиусов кривизны обеих преломляющих поверхностей?

2) Определить положение изображения как функцию радиуса кривизны и показателя преломления стекла.

3)Каким будет изображение: мнимым или действительным?

4) Построить ход лучей в линзе.

Дано:

Решение:

Оптическая сила тонкой линзы

Где f-фокусное расстояние линзы, ( и - соответственно абсолютные показатели преломления линзы и окружающей среды); и-радиусы кривизны поверхностей. для выпуклой поверхности и-для вогнутой, a и b соответственно расстояния от оптического центра линзы до предмета и изображения.

1)Так как линза собирающая, то обе поверхности выпуклые, поэтому радиусы кривизны обеих преломляющих поверхностей больше 0, т.е. положительные.

2)





Расстояние от оптического центра линзы до изображения зависит от радиуса кривизны и показателя преломления стекла следующим образом:

3)

Расстояние от предмета до линзы больше фокусного, поэтому изображение будет действительным.

4)



Ответ:



Задача 3

Протяжённый источник света с длиной волны 680 нм освещает нормально две стеклянные пластины длиной 12 см, касающихся друг друга на одном конце и разделённые на другом конце проволочкой диаметром 0,048мм. Сколько светлых дифракционных полос будет наблюдаться на расстоянии 12см?

Дано:

Решение:



Рассмотрим часть клина между двумя интерференционными максимумами



Когерентные волны образуются при отражении света от верхней и нижней граней клина. При малых углах клина когерентные лучи 1 и 2 идут практически параллельно и
интерферируют. Оптическую разность хода этих лучей находим по формуле

.

В данной задаче угол падения лучей на клин i = 0 и разность хода приблизительно равна

.

Пусть точкам С1 и С2 на рисунке соответствуют две соседние светлые интерференционные полосы, тогда для разностей хода и в этих точках имеем:

,

,

где dk, dk-1 – толщины клина в тех местах, где наблюдаются светлые полосы; k, (k-1) – номера полос (номера интерференционных максимумов).

Вычитая почленно эти два равенства друг из друга, получим:

,

откуда

. (1)

Расстояние между соседними полосами можно легко выразить из :



sin, так как угол очень мал.
^

Подставляя в последнюю формулу вместо разности ее значение из формулы (1), получим:


.

Сравнивая длину стеклянной пластины и расстояние между соседними полосами находим количество светлых дифракционных полос




Ответ:



Задача 4

Расстояние между фарами приближающегося автомобиля 140см. На каком максимальном удалении глаз различит их? Предположить, что диаметр зрачка 5мм, а длина волны излучения 550нм. Также предположить, что разрешение определяется только дифракцией.

Дано:

Решение:

Угловое расстояние между двумя точками, находящимися на расстоянии друг от друга



Разрешающая способность человеческого глаза определяется выражением



Следовательно



Расстояние до автомобиля, на котором глаз различит фары равно


Ответ:



Задача 5

Солнечное излучение падает на Землю со скоростью 2кал/см2с. Сколько фотонов падает на единицу поверхности в единицу времени, если длина волны излучения 550нм?


Дано:

Решение:

Энергия, приносимая солнечными лучами на единицу поверхности Земли в единицу времени

отсюда Энергия одного фотона равна , где c – скорость света в вакууме,

ε - энергия фотона, -длина волны .




Ответ:



Задача 6

Допустим, что атом может быть создан из электрона и нейтрона, связанными силами гравитационного притяжения. Рассчитать радиус этого атома в основном состоянии, используя модель Бора, в котором кулоновская сила притяжения заменена на силу гравитационного притяжения.

Дано:

Решение:

На электрон, движущийся вокруг нейтрона, действует сила гравитационного притяжения , где радиус орбиты электрона, -масса нейтрона, масса электрона ,

G – гравитационная постоянная.

С другой стороны, по второму закону Ньютона

Решаем систему уравнений и получаем формулу для радиуса орбиты электрона:



Длина орбиты электрона в основном состоянии равна одной длине волны де-Бройля



Подставляем это выражение в формулу для радиуса орбиты:










Ответ:



Задача 7

Найти расстояние между самыми низкими уровнями энергии атомов аргона, помещённых в ящик со стороной 20см. Сравнить полученный результат с тепловой энергией указанных атомов при температуре 300К? При какой температуре расстояние между уровнями энергии атомов аргона равняется их тепловой энергии?

Дано:

Решение:

1.Частица, которая находится в трёхмерной кубической яме с абсолютно непроницаемыми стенками,

обладает энергией



Распишем квантовые числа для первых двух уровней



Отсюда найдём расстояние между самыми низкими уровнями энергии атомов аргона



Масса атома аргона: где NA-число Авогадро. С учётом этого



Энергия теплового движения изменяется практически непрерывно.

2.Средняя кинетическая энергия поступательного движения атомов аргона при данной температуре T равна , где - постоянная Больцмана



3.

Энергия первичной ионизации атома аргона (Аr0 → Аr+) равна

Если её сравнивать с тепловой энергией атомов, то температура газа будет равна




Ответ:



Задача 8

Определить максимальную скорость электронов при Т=0К, если энергия Ферми данного металла равна 4,5эВ.

Дано:

Решение:

Энергия Ферми в металле при Т = 0 К – это максимальная энергия, которую могут иметь электроны.

,

где n – концентрация электронов проводимости в металле.

Кинетическая энергия электрона

Максимальная скорость электронов равна




Ответ:



Задача 9

Определить массу изотопа , если изменение массы при образовании его ядра составляет 0,2058 10-27кг

Дано: ;

Решение:

Дефект массы ядра m есть разность между суммой масс свободных нуклонов (протонов и нейтронов) и массой ядра, т.е.

,

где ^ Z – атомный номер (число протонов в ядре); А – массовое число (число нуклонов, составляющих ядро); mp, mn, m – соответственно массы протона, нейтрона и ядра.






Ответ:



Задача 10

Определить, на сколько процентов полная энергия релятивистской частицы больше её энергии покоя, если скорость частицы составляет ¾ от скорости света в вакууме.

Дано:

Решение:

Полная энергия тела .

где – энергия покоя.







Ответ:

Похожие:

Решение: Закон электромагнитной индукции Фарадея icon2. Закон электромагнитной индукции Фарадея. Его дифференциальное...
Законы динамики. Первый, второй и третий законы Ньютона. Понятия массы, импульса и силы в механике Ньютона. Уравнение движения и...
Решение: Закон электромагнитной индукции Фарадея iconЗаконом электромагнитной индукции Фарадея
Берингова пролива, Тихого и Индийского океанов, установил происхождение теплых и холодных морских течений, открыл закон океанических...
Решение: Закон электромагнитной индукции Фарадея iconО старых и новых представлениях в электротехнике канарёв Ф. М
Анонс. Существующие электротехнические представления формируются законом электромагнитной индукции Фарадея. Никто не подвергает его...
Решение: Закон электромагнитной индукции Фарадея iconЛекция аксиомы единства канарёв Ф. М. kanarevfm
Анонс. В 1831 году английский физик Майкл Фарадей открыл закон электромагнитной индукции – экспериментальный фундамент существующей...
Решение: Закон электромагнитной индукции Фарадея iconKanphil@mail ru Седьмая лекция аксиомы Единства Анонс
Анонс. В 1831 году английский физик Майкл Фарадей открыл закон электромагнитной индукции – экспериментальный фундамент существующей...
Решение: Закон электромагнитной индукции Фарадея iconУрок по физике в 11 классе Открытие явления электромагнитной индукции. Магнитный поток
Муниципальное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №18
Решение: Закон электромагнитной индукции Фарадея iconО «парадоксах» закона электромагнитной индукции
Эми, искажающей природу этого явления. Электромагнитная индукция – это один из способов генерации электрической энергии, в которых...
Решение: Закон электромагнитной индукции Фарадея iconЛабораторная работа по физике №2-28. Экспериментальные исследования электромагнитной индукции
Материалы данного файла могут быть использованы без ограничений для написания собственных работ с целью последующей сдачи в учебных...
Решение: Закон электромагнитной индукции Фарадея iconЛабораторная работа №236 «Изучение явления взаимной индукции»
Изучение явления взаимной индукции, определение коэффициента взаимной индукции двух коаксиально расположенных катушек, исследование...
Решение: Закон электромагнитной индукции Фарадея iconВопросы к экзамену по дисциплине «Физика»
Магнитное поле тока. Вектор магнитной индукции. Напряженность магнитного поля. Закон Био-Савара-Лапласа
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
litcey.ru
Главная страница