Fizyka 2: Elektryczność i magnetyzm: zadania i pytania egzaminacyjne

Ładunki elektryczne, siły i pola, obwody prądu stałego, kondensatory i obwody RC oraz prąd przemienny: drugi semestr fizyki na studiach.

Ćwicz ten przedmiot za darmoĆwicz ten przedmiotNapisz egzamin próbny5 darmowych zadań dziennie. Bez karty.

Zestaw na powtórkę (PDF)Wzory, kroki metod i zadania z pełnymi rozwiązaniami, gotowe do wydruku.

Tematy w tym przedmiocie

  1. Prawo Coulomba i pola elektrycznesiła między dwoma ładunkami · pole między dwoma ładunkami · siły pod kątem prostymobliczenia
  2. Rezystory szeregowo i równolegle3 rezystory · 4 rezystory · drabinka z 6 rezystorówobliczenia
  3. Stany nieustalone RC i RLładowanie RC · obwód RL · kondensator z ładunkiem początkowymobliczenia
  4. Pola magnetyczne i indukcjapola prądów i siły magnetyczne · cząstki naładowane, Faraday i Lenz · generatory, indukcyjność i wiązki cząstekobliczenia
  5. Impedancja i wskazy ACszeregowy RL · szeregowy RLC · napięcie kondensatora i rezonansobliczenia

Wskazówki egzaminacyjne: Fizyka 2: Elektryczność i magnetyzm

  • Siły i pola pochodzące od kilku ładunków dodaje się wektorowo: narysuj każdą z nich, zanim zaczniesz dodawać.
  • Zamień µC na C i cm na m, zanim użyjesz prawa Coulomba.
  • Naładowany kondensator nie przepuszcza prądu stałego; stała czasowa τ = RC określa, jak szybko to następuje.
  • Przy siłach magnetycznych i prądach indukowanych szkicuj ⊗ i ⊙ i za każdym razem używaj reguły prawej dłoni: najwięcej punktów traci się na błędnych kierunkach.

Przykłady z rozwiązaniami

Prawo Coulomba i pola elektryczneŁatwy
++4 µC++1 µCr = ?

Ładunki punktowe +4 µC i +1 µC działają na siebie siłą 20 N. W jakiej odległości r od siebie się znajdują? Podaj wynik w cm. Use k = 8,99 × 10⁹ N·m²/C².

q1 = +4 µCq2 = +1 µCF = 20 N

Oblicz r (cm)

Pokaż podpowiedzi
  1. Przekształć prawo Coulomba względem r.
  2. r = √(k·|q₁·q₂|/F).
  3. r² = 0,001798 m².
Pokaż odpowiedź i rozwiązanie krok po kroku

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.

Wyznacz odległość

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

Odpowiedź

r = 4,24 cm
Rezystory szeregowo i równolegleŚredni
R1​ = 6 ΩIR1​R3​ = 3 Ω+−V1​18 VR2​3 ΩAR4​6 ΩB

Wyznacz prąd IR1 dostarczany przez źródło, płynący przez R1.

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

Oblicz IR1 (A)

Pokaż podpowiedzi
  1. Upraszczaj sieć krok po kroku. Szeregowo rezystancje się sumują. Dwa rezystory równolegle dają R₁R₂/(R₁ + R₂).
  2. R₃ i R₄ przewodzą ten sam prąd, więc są połączone szeregowo. Ta gałąź jest równolegle z R₂, a wynik szeregowo z R₁.
  3. Req = 8,25 Ω.
Pokaż odpowiedź i rozwiązanie krok po kroku

Połączenia szeregowe i równoległe: szeregowo przez każdy rezystor płynie ten sam prąd i R = R₁ + R₂ + …. Równolegle każdy rezystor ma to samo napięcie i 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + …. Sieć drabinkową upraszcza się parami, aż zostanie jedna rezystancja zastępcza.

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

Łącz rezystory od najdalszego końca

Zacznij od końca najdalszego od źródła i idź w jego stronę. Rezystory z tym samym prądem są połączone szeregowo; rezystory między tymi samymi dwoma węzłami są połączone równolegle.

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

Prąd ze źródła

Źródło widzi tylko Req, więc prawo Ohma daje prąd, który dostarcza. Ten prąd płynie przez R₁.

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

Odpowiedź

IR1 = 2,182 A

Jak wygląda ćwiczenie

  • „Ćwicz ten przedmiot” miesza zadania ze wszystkich jego tematów, jak na prawdziwym egzaminie.
  • Każde zadanie ma nowe wartości, więc uczysz się metody, a nie odpowiedzi.
  • Utknąłeś? Najpierw otwórz małą podpowiedź, a pełne wyjaśnienie dopiero wtedy, gdy go potrzebujesz.
  • Egzaminy próbne są mierzone czasem i nie mają podpowiedzi, a na końcu dostajesz wynik i pełne omówienie.

Kalkulatory do tego kursu

Kalkulator rezystorów szeregowych i równoległychKalkulator dzielnika napięciaKalkulator stałej czasowej RCKalkulator impedancji RLCKalkulator prawa CoulombaKalkulator prawa Ohma (napięcie, natężenie prądu, rezystancja i moc)Kalkulator kodu kolorów rezystorów (4, 5 i 6 pasków)Kalkulator kondensatorów (szeregowo, równolegle, ładunek i energia)Kalkulator pola magnetycznego (przewód, pętla, solenoid i toroid)

Powiązane przedmioty

Podstawy elektrotechnikiPrzygotowanie do egzaminu FE Electrical and ComputerTeoria obwodów 1Teoria obwodów 2: obwody prądu przemiennegoElektronika 1Systemy elektroenergetyczne i maszyny elektrycznePomiary i aparaturaFizyka 1: Mechanika
Ćwicz ten przedmiot za darmoĆwicz ten przedmiotNapisz egzamin próbny5 darmowych zadań dziennie. Bez karty.