Законы сохранения в электричестве 4 Законы сохранения фундаментальные законы природы 4 Примеры решения задач 5



Скачать 436.22 Kb.
страница1/6
Дата26.07.2014
Размер436.22 Kb.
ТипЗакон
  1   2   3   4   5   6



Физика 8-11 классы, выпуск 4.

Содержание


Содержание 3

Гаврилов Андрей Владимирович, доцент ДВГГУ 4

Законы сохранения в электричестве 4

Законы сохранения – фундаментальные законы природы 4

Примеры решения задач 5

Задачи для самостоятельного решения 6

Корогот Ирина Александровна, главный методист ЦОО ХК ИРО 11

Тепловые явления в вопросах и задачах 11

1. Вопросы и задачи 11

2. Экспериментальные задачи 15

3. Расчетные задачи 15

Галина Степановна Лукина, главный методист ХКЗФМШ 21

Задачи-оценки и методы их решения 21

Аналитические методы оценки 23

Задания для самостоятельной работы 28



Гаврилов Андрей Владимирович, доцент ДВГГУ

Законы сохранения в электричестве




Законы сохранения – фундаментальные законы природы


Законы сохранения являются наиболее фундаментальными законами природы. В электростатике и электродинамике при решении задач используются законы сохранения электрического заряда и энергии.

Закон сохранения электрического заряда заключается в том, что заряд тел, составляющих электрически замкнутую систему, не изменяется при любых взаимодействиях тел этой системы. Математически это означает, что:


q1 +q2 +q3+…+qn = const.
Следствием закона сохранения электрического заряда является первое правило Кирхгофа: алгебраическая сумма токов, сходящихся в узле разветвленной электрической цепи равна нулю. Действительно, электрический ток является упорядоченным движением электрических зарядов, и сколько зарядов подводится к узлу, столько должно и вытекать из него.

В пространстве, где находятся электрические заряды, существует особая форма материи – электростатическое поле. При движении заряда в электростатическом поле совершается работа либо кулоновских, либо внешних сил. Работа сил электростатического поля не зависит от формы траектории, по которой движется заряд.

Два точечных заряда, находящихся в вакууме на расстоянии r взаимодействуют друг с другом с энергией:

.

Энергия взаимодействия разноименных зарядов считается отрицательной, а одноименных – положительной.

Сообщение заряда проводнику связано с преодолением работы против кулоновских сил отталкивания одноименных зарядов, поэтому сообщение заряда проводнику приводит к увеличению его энергии. Для уединенного проводника, то есть проводника находящегося вдали от других проводников, выражение для электрической энергии имеет вид:

gif" name="object2" align=absmiddle width=136 height=40>.

Соответственно для энергии заряженного конденсатора



.

Энергия электрического поля системы заряженных тел изменяется, если тела системы перемещаются или изменяются их заряды. При этом совершается работа и может выделяться теплота. Закон сохранения и превращения энергии в этом случае имеет вид:

Авнеш = ΔW + Q,

где Авнеш – работа, совершенная над системой внешними силами, ΔW – изменение энергии системы, Q –выделившееся количество теплоты. Будем считать, что если Авнеш > 0, то над системой совершают положительную работу, а если Авнеш < 0, положительную работу совершает система, если ΔW>0, то энергия системы увеличивается, а если ΔW< 0, энергия уменьшается, если Q>0, то в системе выделяется тепло, а если Q< 0, тепло поглощается системой.

Теплота выделяется при прохождении через проводящую среду электрического тока. Выделяемое в этом случае количество теплоты определяется законом Джоуля-Ленца:

.

Количество теплоты, выделяемое в единице времени – мощность



.

Мощность тока в нагрузке имеет наибольшее значение при равенстве сопротивлений источника и потребителя.



Примеры решения задач


Задача №1. Две металлические пластины А и В находятся на расстоянии d = 10 мм друг от друга. Между ними находится металлическая пластина С толщиной h = 2 мм (рис.1). Потенциал пластины А = 50В, а пластины В = - 60В. Как изменится энергия конденсатора, если вынуть пластину С. Площадь поверхности пластины С , параллельной пластинам А и В равна 10 см2.

Решение. Напряженность электрического поля внутри проводника равна нулю, поэтому при удалении металлической пластины из поля в области пространства, ранее занятой пластиной, появиться электрическое поле, энергия которого W. Найдем связь между энергией поля, его напряженностью и объемом.

; ; ;

, где V – объем пластины.

Так как в условии задачи не оговаривается вид диэлектрика, будем считать, что между пластинами А и В находится воздух или вакуум ε = 1.

С учетом принятых обозначений: = 2,68*10-7 Дж.

Задача №2. Две соединенные проводником пластины плоского конденсатора площадью S каждая, находятся на расстоянии d друг от друга (рис.1) во внешнем однородном электрическом поле, напряженность которого . Какую работу надо совершить, чтобы медленно сблизить пластины до расстояния d/2?

Решение. Так как пластины замкнуты между собой проводником, то их потенциалы равны, а значит, равна нулю напряженность поля в пространстве между пластинами. После сближения пластин в области пространства, заштрихованной на рис.2, появится электрическое поле, энергия которого равна:

.

Исходя из закона сохранения энергии, можно записать: A=W.





Задача №3. В схеме, изображенной на рисунке 1, найдите количество теплоты, выделившееся в каждом резисторе при замыкании ключа. Конденсатор, емкостью С1 заряжен до напряжения U1, а конденсатор емкостью С2 – до напряжения U2. Сопротивления резисторов R1 и R2.

Решение. Для рассматриваемой системы закон сохранения энергии имеет вид

0 = ΔW + Q или Q = Wнач - Wкон.

Начальная энергия заряженных конденсаторов

.

Для определения энергии системы в конечном состоянии воспользуемся законом сохранения заряда: суммарный заряд конденсаторов после замыкания ключа не изменяется. При соединении конденсаторов одноименно заряженными обкладками заряд равен . При соединении конденсаторов разноименно заряженными обкладками . Этим зарядом после замыкания ключа К оказывается заряжен конденсатор емкостью так как конденсаторы соединены параллельно. Таким образом:



и Q = Wнач - Wкон = .

Выделившееся количество теплоты, как видно, не зависит от сопротивления резисторов.

Так как резисторы соединены последовательно, то в любой момент времени через них текут одинаковые токи. Из закона Джоуля - Ленца

и .

Следовательно



и .

В итоге получаем



, .

  1   2   3   4   5   6

Похожие:

Законы сохранения в электричестве 4 Законы сохранения фундаментальные законы природы 4 Примеры решения задач 5 iconТема 1-3 курс
Законы сохранения Вывести законы сохранения в классической механике и классической теории поля из принципа инвариантности действия...
Законы сохранения в электричестве 4 Законы сохранения фундаментальные законы природы 4 Примеры решения задач 5 iconИМ. Зайнаб биишевой
Основные понятия классической механики и законы Ньютона. Законы изменения и сохранения импульса, момента количества движения и энергии...
Законы сохранения в электричестве 4 Законы сохранения фундаментальные законы природы 4 Примеры решения задач 5 iconУрок «Законы сохранения импульса и энергии. Решение задач с применением компьютерных моделей»
Образовательная – закрепление учащимися знаний законов сохранения импульса и энергии при решения задач с применением компьютерных...
Законы сохранения в электричестве 4 Законы сохранения фундаментальные законы природы 4 Примеры решения задач 5 iconНовые законы сохранения для уравнений газовой динамики
...
Законы сохранения в электричестве 4 Законы сохранения фундаментальные законы природы 4 Примеры решения задач 5 iconЗаконы сохранения в мире частиц. Барионное и лептонное квантовое число. Странность. Частицы античастицы
Эти законы можно разделить на два класса универсальные (действующие во всех взаимодействиях) и те, которые в некоторых взаимодействиях...
Законы сохранения в электричестве 4 Законы сохранения фундаментальные законы природы 4 Примеры решения задач 5 iconЗаконы стехиометрии. Закон сохранения массы веществ. Законы стехиометрии. Закон постоянства состава
Основное содержание атомно-молекулярного учения. Простое вещество и химический элемент
Законы сохранения в электричестве 4 Законы сохранения фундаментальные законы природы 4 Примеры решения задач 5 iconПрограмма государственного экзамена
Кинематика материальной точки. Линейные и угловые скорости и ускорения. Динамика материальной точки. Законы Ньютона. Уравнения движения....
Законы сохранения в электричестве 4 Законы сохранения фундаментальные законы природы 4 Примеры решения задач 5 iconРеакция распада электрона по схеме невозможна вследствие невыполнения закона сохранения …
Элементы ядерной физики и физики элементарных частиц 3 Законы сохранения в ядерных реакциях
Законы сохранения в электричестве 4 Законы сохранения фундаментальные законы природы 4 Примеры решения задач 5 iconЗаконы сохранения в ядерных реакциях 32 Фундаментальные взаимодействия 29
Как изменяются следующие характеристики ядра (рассмотреть распад; + распад и распад)
Законы сохранения в электричестве 4 Законы сохранения фундаментальные законы природы 4 Примеры решения задач 5 iconЗаконы Вселенной Мы продолжаем тему «Духовная практика как игра с божественными законами. Фундаментальные законы Вселенной»
Эти законы олицетворяют и воплощают. Вселенная создана так, что человек может, используя свободу воли, освобождаться от этих законов....
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org