Общие свойства гармонических колебаний. Задачи для самостоятельного решения

Физика колебаний Электромагнитные волны

Электрический ток. Последовательное и параллельное соединение проводников. Электродвижущая сила (ЭДС). Закон Ома для полной электрической цепи. Электрический ток в металлах, жидкостях, газах и вакууме. Плазма. Полупроводники. Собственная и примесная проводимости полупроводников. Полупроводниковый диод. Полупроводниковые приборы. Наблюдение и описание магнитного взаимодействия проводников с током, самоиндукции, электромагнитных колебаний, излучения и приема электромагнитных волн, отражения, преломления, дисперсии, интерференции, дифракции и поляризации света; объяснение этих явлений.

Задачи для самостоятельного решения.

Найти действующие значения для тока меняющегося по законам, показанным на рисунках:

а) б)


Цепь переменного тока состоит из последовательно включенных сопротивления R = 80 Ом, индуктивности L = 0,56 Гн и емкости С = 30 мкФ. Цепь включена в бытовую электросеть (напряжение U = 220 В, f = 50 Гц). Найти: а) действующее значение силы тока в цепи, б) сдвиг по фазе между током и напряжением. Анализ колебаний в нелинейных цепях Курс лекций по физике

В условиях предыдущей задачи найти действующие значения напряжений, UR , UL и Uc на зажимах каждого из элементов цепи и выделяющуюся в цепи мощность Р.

В цепи переменного тока используется плоский конденсатор, изолятор которого промок и он стал нагреваться. При частоте f = 50 Гц коэффициент мощности оказался равен 0,6. Определить по этим данным удельное сопротивление изолятора, если его диэлектрическая проницаемость равна e = 4,8.

* К бытовой электросети (на­пряжение U = 220 В, f = 50 Гц) присоединен дроссель, соединенный последовательно с сопротивлением R = 40 Oм. Напряжение, измеренное вольтметром на дросселе равно U1 = 160 В, а на сопротивлении U2 = 80 В. Какие мощности потребляются дрос­селем (Р1) и сопротивлением (Р2)?

* Дроссель и сопротивление R = 40 Oм присоединены параллельно к бытовой электросети. При этом амперметр, включенный в цепь дросселя, показывает силу тока I1 = 2 A, другой амперметр в цепи сопротивления – ток I2 = 1,5 A, а от сети потребляется ток I0 = 3 А. Какая мощность потребляется дросселем и сопротивлением?

К бытовой электросети (на­пряжение U = 220 В, f = 50 Гц) присоединены параллельно реостат с сопротивлением R = 40 Ом и дроссель с индуктивностью L = 80 мГн и омическим сопротивлением r = 26 Oм. По дросселю идет ток силой I1 = 2 А. Какой ток идет по реостату и какой ток потребляется от сети?

Найти полное сопротивление цепочки, состоящей из параллельно соединенных емкости С и сопротивления R. Записать, как зависят от времени токи через емкость, сопротивление и всю цепочку, если напряжение меняется по закону U = U0cosωt (обратить внимание на фазовое соотношение).

Изобразить векторную диаграмму для электрического контура, показанного на рисунке. Предполагается, что подаваемое между точками А и В напряжение изменяется по гармоническому закону

. Выполнить задание 6.12 для контура:

На рисунке показана простей­шая схема сглаживающего фильтра. На вход подают напряжение U = U0(l + cosωt). Найти: а) выходное напряжение U(t),

б) значение величины RC, при котором амплитуда переменной составляющей  напряжения на выходе будет в n = 10 раз меньше постоянной составляющей, если w = 314 рад×с -1

Связь между мгновенными значениями

напряженностей электрического Е

и магнитного Н полей электромагнитной волны

Плотность потока электромагнитной энергии S = [EH]

– вектор Умова – Пойтинга

Основные законы и формулы оптики

Показатель преломления среды (абсолютный) n = c/v

Оптическая длина пути L = n r

Оптическая разность хода двух световых волн D = L1 - L2

Условие для оптической разности хода при

интерференции:

для максимума D =± 2k l/2 k = 0,1,2..

для минимума D =±(2k±1)l/2 k=0,1,2..

Условие дифракционных максимумов a×sin j =(2k+1) l/2

от одной щели

Условие дифракционных минимумов a×sin j = 2k l/2

от одной щели

Условие главных максимумов с×sin j = k l

дифракционной решетки

Формула Вульфа - Брэгга для дифракции 2d sin q = kl

рентгеновских лучей

Разрешающая сила дифракционной решетки R = l/Dl = kN

Энергия фотона e = hn = hc/l

Масса фотона mф = e/с2 = hn/с2 =h/cl

Импульс фотона рф = mф/с = hn/с =h/l

Закон смещения Вина lмах= b/T

Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта  e = hn = А + mv2/2

Красная граница фотоэффекта nгр = А/h или lгр =hc/A

Студенты на качественно новом уровне, по сравнению со школьным, осваивают основные явления и понятия раздела. Детально разбирают вопросы кинематики и динамики свободных незатухающих и затухающих колебаний, вынужденных колебаний, явления резонанса, рассматривая в качестве примеров колебания пружинного, математического и физического маятников, электромагнитные колебания в колебательном контуре. Получают представление о резонансе напряжений и токов. Разбирают случаи сложения гармонических колебаний одного направления и сложение взаимно-перпендикулярных колебаний, модуляцию колебаний, получение фигур Лиссажу. При рассмотрении электромагнитных волн вводится представление о векторе Умова-Пойнтинга. Разбирают особенности стоячих механических и электромагнитных волн.
Переменный ток