Fizika 2: elektra ir magnetizmas: uždaviniai ir egzamino klausimai

Elektros krūviai, jėgos ir laukai, nuolatinės srovės grandinės, kondensatoriai ir RC grandinės, taip pat kintamoji srovė: antrasis universitetinio fizikos kurso semestras.

Praktikuokitės šiame kurse nemokamaiPraktikuotis šiame kurseLaikyti bandomąjį egzaminąKasdien nemokamų uždavinių: 5. Kortelės nereikia.

Pasiruošimo paketas (PDF)Formulių lapai, metodų žingsniai ir uždaviniai su pilnais sprendimais, paruošti spausdinti.

Šio kurso temos

  1. Kulono dėsnis ir elektrinis laukasdviejų krūvių sąveikos jėga · laukas tarp dviejų krūvių · stačiu kampu veikiančios jėgosskaičiavimai
  2. Nuoseklūs ir lygiagretūs rezistoriai3 rezistoriai · 4 rezistoriai · 6 rezistorių kopėčiosskaičiavimai
  3. RC ir RL pereinamieji procesaiRC įkrovimas · RL grandinė · kondensatorius su pradiniu krūviuskaičiavimai
  4. Magnetiniai laukai ir indukcijasrovių laukai ir magnetinės jėgos · įkrautosios dalelės, Faradėjus ir Lencas · generatoriai, induktyvumas ir dalelių pluoštaiskaičiavimai
  5. Kintamosios srovės pilnutinė varža ir fazoriainuosekli RL · nuosekli RLC · kondensatoriaus įtampa ir rezonansasskaičiavimai

Egzamino patarimai: Fizika 2: elektra ir magnetizmas

  • Kelių krūvių jėgos ir laukai sumuojami kaip vektoriai: prieš sudėdami nubraižykite kiekvieną vektorių.
  • Prieš taikydami Kulono dėsnį, µC paverskite C, o cm – m.
  • Įkrautas kondensatorius nepraleidžia nuolatinės srovės; laiko konstanta τ = RC nusako, kaip greitai jis įsikrauna.
  • Magnetinėms jėgoms ir indukuotoms srovėms kaskart nubraižykite ⊗ ir ⊙ ir naudokite dešinės rankos taisyklę: daugiausia taškų prarandama dėl neteisingų krypčių.

Išspręsti pavyzdžiai

Kulono dėsnis ir elektrinis laukasLengvas
++4 µC++1 µCr = ?

+4 µC ir +1 µC taškiniai krūviai vienas kitą veikia 20 N jėga. Kokiu atstumu r jie vienas nuo kito? Atsakymą pateikite cm. Use k = 8,99 × 10⁹ N·m²/C².

q1 = +4 µCq2 = +1 µCF = 20 N

Raskite r (cm)

Rodyti užuominas
  1. Iš Kulono dėsnio išreiškite r.
  2. r = √(k·|q₁·q₂|/F).
  3. r² = 0,001798 m².
Rodyti atsakymą ir sprendimą žingsnis po žingsnio

Coulomb’s law: two point charges attract or repel with F = k·|q₁·q₂|/r², with k = 8,99 × 10⁹ N·m²/C². The field of a point charge is E = k·|q|/r², pointing away from a positive charge and towards a negative one. Forces and fields from several charges add as vectors.

Išreiškite atstumą

r = √(8,99 × 10⁹·4 × 10⁻⁶·1 × 10⁻⁶/20) = 0,0424 m
r = 4,24 cm

Atsakymas

r = 4,24 cm
Nuoseklūs ir lygiagretūs rezistoriaiVidutinis
R1​ = 6 ΩIR1​R3​ = 3 Ω+−V1​18 VR2​3 ΩAR4​6 ΩB

Raskite šaltinio tiekiamą srovę IR1, tekančią per R1.

V1 = 18 VR1 = 6 ΩR2 = 3 ΩR3 = 3 ΩR4 = 6 Ω

Raskite IR1 (A)

Rodyti užuominas
  1. Supaprastinkite tinklą žingsnis po žingsnio. Nuosekliai varžos sumuojamos. Du lygiagretūs rezistoriai duoda R₁R₂/(R₁ + R₂).
  2. R₃ ir R₄ teka ta pati srovė, todėl jie nuoseklūs. Ši šaka lygiagreti su R₂, o rezultatas nuoseklus su R₁.
  3. Req = 8,25 Ω.
Rodyti atsakymą ir sprendimą žingsnis po žingsnio

Nuoseklūs ir lygiagretūs rezistoriai: nuosekliai per kiekvieną rezistorių teka ta pati srovė ir R = R₁ + R₂ + …. Lygiagrečiai ant kiekvieno rezistoriaus ta pati įtampa ir 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + …. Kopėčių tinklas supaprastinamas po vieną porą, kol lieka viena ekvivalentinė varža.

R1​ = 6 ΩR3​ = 3 Ω+−V1​18 VR2​3 ΩAR4​6 ΩB

Junkite rezistorius nuo tolimiausio galo

Pradėkite nuo galo, esančio toliausiai nuo šaltinio, ir eikite link jo. Rezistoriai, kuriais teka ta pati srovė, sujungti nuosekliai; rezistoriai tarp tų pačių dviejų mazgų – lygiagrečiai.

R3 + R4 = 3 + 6 = 9 Ω
R2 ∥ 9 = 3·9/(3+9) = 2,25 Ω
Req = R1 + 2,25 = 6 + 2,25 = 8,25 Ω

Šaltinio srovė

Šaltinis mato tik Req, todėl Omo dėsnis duoda jo tiekiamą srovę. Ši srovė teka per R₁.

IR1 = V1/Req = 18/8,25 = 2,182 A

Atsakymas

IR1 = 2,182 A

Kaip vyksta praktika

  • „Praktikuotis šiame kurse“ maišo uždavinius iš visų kurso temų, kaip tikrame egzamine.
  • Kiekviename uždavinyje naujos reikšmės, todėl išmokstate metodą, o ne atsakymą.
  • Strigote? Pirmiausia atverkite nedidelę užuominą, o visą paaiškinimą – tik kai jo prireiks.
  • Bandomieji egzaminai yra riboto laiko ir be užuominų, o pabaigoje gaunate rezultatą ir išsamią peržiūrą.

Šio kurso skaičiuoklės

Nuoseklaus ir lygiagretaus rezistorių jungimo skaičiuoklėĮtampos daliklio skaičiuoklėRC laiko konstantos skaičiuoklėRLC impedanso skaičiuoklėKulono dėsnio skaičiuoklėOmo dėsnio skaičiuoklė (įtampa, srovė, varža ir galia)Rezistoriaus spalvų kodo skaičiuoklė (4, 5 ir 6 juostų)Kondensatorių skaičiuoklė (nuoseklusis, lygiagretusis, krūvis ir energija)Magnetinio lauko skaičiuoklė (laidas, vija, solenoidas ir toroidas)

Susiję kursai

Elektrotechnikos pagrindaiFE Electrical and Computer egzamino praktikaElektros grandinių teorija 1Elektros grandinių teorija 2: kintamosios srovės grandinėsElektronika 1Elektros energetikos sistemos ir elektros mašinosMatavimai ir prietaisaiFizika 1: mechanika
Praktikuokitės šiame kurse nemokamaiPraktikuotis šiame kurseLaikyti bandomąjį egzaminąKasdien nemokamų uždavinių: 5. Kortelės nereikia.