Электрический ток в металлах Астрономия квантовая механика электромагнитная индукция Магнитные моменты атомов Особенности структуры электронных уровней в сложных атомах

Учебник физики Примеры решения задач и лабораторных работ

Закон сохранения электрического заряда. Электрическое поле. Основные характеристики электростатического поля — напряженность и потенциал поля. Напряженность как градиент потенциала. Поток вектора напряженности. Теорема Остроградского — Гаусса и ее при менение к расчету поля. Электрическое поле в веществе. Свободные и связанные заряды в диэлектриках. Электронная и ориентационная поляризации. Поляризованность. Теорема Остроградского — Гаусса для электрического поля в диэлектрике. Электрическое смещение. Диэлектрическая проницаемость среды. Сегнетоэлектрики.

Лабораторная работа № 315

Исследование спектра неона с помощью стилоскопа СЛП-1

Качественное исследование видимой части спектра производится спектроскопами различного типа. Принцип действия этих приборов основан на явлении дисперсии света (зависимость показателя преломления от частоты или длины волны света) и законе преломления света на границе двух сред. В результате этого световые волны разных частот преломляются в призме под разными углами, что позволяет анализировать частотный состав исследуемого излучения (Рис. 10).

 

 

 Рис.10. Принципиальная схема работы спектроскопа.

а – исследуемое излучение, б – экран с щелью для формирования плоскрго пучка света, в – призма,

г- экран для наблюдения состава спектра.

 Переносной стилоскоп СЛП-1 представляет собой спектроскоп особой конструкции.На оптической схеме прибора (рис. 11) изображены: S- источник света (газонапол­ненная трубка или лампа); 1 и 2 - защитные стекла; 3 - призма, которая направляет лучи на конденсор  4, создающий паралельный пучок света.

 

Рис.11. Оптическая схема прибора СЛП-1.

Из  конденсора лучи попа­дают на объектив 6 черед шель 5, находящуюся в его фокусе. Парал­лельный пучок из объектива приходит две диспергирующие призмы 7 и 8. Большая грань призмы в покрыта серебром, и лучи, отражаясь от этой грани, снова попадают на призму 7. Двойное прохождение света черея призмы 7 и 8 увеличивает дисперсию прибора (угол между лучами увеличивается), что позволяет разделять световые излучения с близкими частотами. Череа объектив, который делает лучи идущими парралельно, и призму 9 лучи попадают в окуляр 10. Ос­новные узлы прибора находятся в его корпусе (Рис 12). С левой стороны корпуса прибора помешается барабан 2 с делениями, который вращается относительно неподвижного цилиндра. Один полный оборот барабана перемешает его на одно деление неподвижной шкалы на цилиндре, т.е. деление неподвижной шкалы на цилиндре равно 100 делениям шкалы барабана.

 

 Рис. 12. Внешний вид СЛП-1

4.2. Порядок выполнения работы 315.

1. Включить в сеть напряжением 220 В ионовую лампу, установленную перед стилопкопом.

2. Наблюдая спектр неона и осторожно вращая барабан, добиться сов­мещения указателя окуляра оптической трубы стилоскопа с первой ли­нией и сделать отсчет по шкале барабана о точностью до десятой доли деления (при совмещении указателя окуляра со спектральной линией нижняя половина линии перекрывается указателем). Продолжая вращать барабан перевести указатель на следующую хорошо видимую линию и снова сделать отечет по шкале барабана и т.д.

3. Рееультаты занести в таблицу.

4. По градуировочному графику (см. график на лабораторном столе) определяют длину волны каждой линии.

Таблица результатов

Вид газа

Цвет спектральной линии

Показания по шкале 

Длина волны (Ангстремы)

Неон

Красная (3-4 линии)

Оранжевая

Желто-зеленая

Зеленая

27. Электрон движется вокруг ядра водорода по круговой ор бите радиусом 5,29.10-9см. Определить скорость электрона на этой орбите.

28. Определить потенциал поля, образованного диполем, в точ ках плоскости, перпендикулярной его оси и проходящей через сере дину отрезка, соединяющего заряды диполя.

29. В центре куба помещен заряд 10,6 нКл. Определить число силовых линий, проходящих грань куба. 

30. Обкладки плоского конденсатора помещены в керосин. Ка кую, работу надо совершить, чтобы раздвинуть обкладки конденса тора на расстояние от 2 до 11 км, если они заряжены до напряже ния 600 В и отключены от источника? Площадь каждой обклад ки 628 см2. 

31. В центре квадрата расположен положительный заряд 0,25 мкКл. Какой заряд надо поместить в каждой вершине квадрата, чтобы система зарядов находилась в равновесии? Что можно ска зать о знаке зарядов? 

32. Между плоскими горизонтальными пластинками, заряжен ными равномерно, помещена пылинка массой 10-12 кг с зарядом 4,8.10-19 Кл. Какова плотность зарядов на пластинах, если пылинка находится в равновесии?

33. Площадь каждой обкладки плоского воздушного конденсатора 314 см3, расстояние между ними 2 мм. Напряженность поля между обкладками 60 кВ/м. Какую работу нужно затратить, чтобы вдвинуть между обкладками конденсатора стеклянную пластину, если она полностью заполняет конденсатор и конденсатор после зарядки отключен от источника напряжения?

34. Расстояние между обкладками плоского конденсатора равно 8 мм, площадь обкладок 62,8 см2. Какую работу нужно затратить, чтобы вдвинуть между обкладками конденсатора стеклянную пластинку той же площади и толщиной 6 мм, если конденсатор присоединен к источнику напряжения 600 В?

35. По двум параллельным проводникам текут токи силой 8 и 12 А. Расстояние между проводниками 20 см. Найти геометрическое место точек, в которых магнитная индукция поля токов равна нулю. Направления токов выбрать самостоятельно.

36. По изолированному проводнику, имеющему форму кольца радиусом 25 см, течет ток силой 15 А. Два прямых  бесконечно длинных проводника — один в плоскости кольцевого проводника, другой перпендикулярно ей — касаются кольцевого проводника в точках, лежащих на противоположных концах диаметра. Силы токов в проводниках 10 и 20 А. Определить напряженность в центре кольцевого проводника при произвольно выбранном направлении, токов. Решение пояснить рисунком.

 37. Два проводника в виде полуколец лежат в одной плоско сти и имеют общий центр. Определить напряженность в центре полуколец при следующих данных: радиус первого полукольца 10 см; второго — 20 см, токи текут в одном направлении и соответственно равны 1 и 4 А. Поле от подводящих проводников не учитывать.

38. В средней части длинного соленоида находится отрезок: проводника с током силой 4 А и длиной 2 см, который расположен перпендикулярно оси соленоида. На этот отрезок проводника действует сила 1,0.10-5Н. Определить силу тока в обмотке соленоида при условии, что на 1 см длины соленоида приходится 10 витков и сердечник отсутствует,

39. Квадратная рамка площадью 20 см2, состоящая из тысячи витков, расположена в однородном поле перпендикулярно полю с индукцией 10-3 Тл. В течение 0,02 с рамку удалили за пределы поля. Какая ЭДС наводится в рамке?

40. В однородном магнитном поле с магнитной индукцией 4 Тл движется прямолинейный проводник длиной 1 м со скоростью 25 м/с перпендикулярно магнитному полю. Вектор магнитной индукции перпендикулярен проводнику и вектору скорости. Концы проводника соединены гибким проходом вне поля. Общее сопротивление цепи 5 Ом. Определить мощность, необходимую для движения проводника.

41.Напряженность магнитного поля замкнутого кольцеобраз ного  соленоида равна 5600 А/м. Средний диаметр кольца 20 см, площадь сечения магнитопровода 5 см2. Магнитная проницаемость сердечника 800 Гн/м. Найти энергию магнитного поля  соленоида.

Поле внутри проводника и у его поверхности. Распределение зарядов в проводнике. Электроемкость уединенного проводника. Кон денсаторы. Энергия заряженного уединенного проводника, конденса тора. Энергия электростатического  поля. Объемная плотность энергии. Постоянный электрический ток, его характеристики и условия существования. Классическая электронная теория электропроводно сти металлов.  Вывод закона Ома в дифференциальной форме из электронных представлений. Обобщенный закон Ома в интегральной форме. Разность потенциалов, электродвижущая сила, напряжение. Границы применимости закона Ома. Ток в газах. Плазма. Дебаевский радиус экранирования. Работа выхода электронов из металла. Термоэлектронная эмиссия.
Теория Максвелла для электромагнитного поля