|
|
|
|
Физика 11 класс Мякишев, Буховцев, Чаругин
| |
Парфентьева Н. А.
Физика. ГДЗ 11 класс
Скачать этот решебник ГДЗ по физике полностью со всеми формулами и рисунками можно по этой ссылке
Посмотреть вопросы можно здесь
|
страница 21
1) Колебания совершаются по гармоническому закону — закону синуса или косинуса.
2) Амплитуда колебаний определяется энергией, сообщённой системе: потенциальной энергией пружины при отклонении от положения равновесия; энергией электрического поля, сообщённой конденсатору.
3) При механических колебаниях потенциальная энергия переходит в кинетическую и обратно; при электрических колебаниях энергия электрического поля переходит в энергию магнитного поля и обратно.
4) И в случае механических колебаний, и в случае электрических есть элемент, определяющий инерционность системы, благодаря которой система проходит равновесие и продолжает движение. В случае механических колебаний — масса тела; в случае электрических — индуктивность.
2(-). Когда напряжение на конденсаторе становится равным нулю, ток в цепи должен прекратиться. Но при уменьшении силы тока в катушке возникает ЭДС самоиндукции, поддерживающая ток в цепи (правило Ленца).
Ответы на вопросы к § 30
1. Если зарядить конденсатор и предоставить систему самой себе, то в контуре возникнут свободные колебания. Вынужденные колебания происходят под действием включённой в цепь контура переменной ЭДС.
2. Период колебаний согласно формуле Томсона увеличится или уменьшится в V2 раз.
3. Энергия электрического поля при максимальном заряде конденсатора равна энергии магнитного поля при максимальной силе тока через катушку:
= отсюда ^- = VLC.
2 С 2 1гп
Ответы на вопросы к § 31
1. Если в электрическую цепь подключить переменную ЭДС, то в цепи возникают вынужденные колебания с частотой этой переменной ЭДС.
2. Мгновенные значения силы тока во всех участках цепи в данный момент времени одинаковы.
Ответы на вопросы к § 32
1(2). Амплитуда напряжения в осветительных сетях переменного тока равна V2-220 В = 331 В.
2(3). Действующие значения силы тока и напряжения равны силе тока и напряжению такого постоянного тока, при котором в проводнике за то же время выделяется такое же количество теплоты, что и при переменном токе. |
страница 22
Ответы на вопросы к § 33
1. По закону Ома I = , где Хс = .
Хс соС
2. Энергия в цепи, содержащей только конденсатор, не выделяется.
3. При размыкании любого ключа, включённого в цепь переменного тока, ток продолжает идти, но значение силы тока настолько мало из-за малой электроёмкости, что им можно пренебречь, кроме этого колебания быстро затухают.
Ответы на вопросы к § 34
1. По закону Ома I = где XL ~ о)L.
X ц
2. Рассмотрим катушку, активным сопротивлением которой можно пренебречь. Так как сопротивление катушки равно нулю, то напряжённость внутри проводника тоже должна быть равна нулю, иначе сила тока через катушку была бы бесконечно большой. Поэтому напряжённость вихревого поля, создаваемого переменным магнитным полем, должна быть равна и противоположна по направлению напряжённости электростатического поля, созданного зарядами, находящимися на зажимах источника. Разность потенциалов прямо пропорциональна напряжённости. Следовательно, ЭДС самоиндукции и напряжение на катушке имеют противоположные знаки.
Ответы на вопросы к § 35
1. Не может. Полное сопротивление цепи переменного тока складывается из активного и реактивного сопротивлений. Для амплитудного значения силы переменного тока справедлив закон
Ома: Iт — ——, поэтому амплитудное значение 1т может быть рав-Z
Т U
ным силе постоянного тока I = — только при резонансе, когда
R
полное сопротивление цепи переменного тока равно активному сопротивлению R (Хь - Хс = 0).
2. При резонансе напряжения на конденсаторе и катушке равны, но имеют противоположные знаки, поэтому напряжение на резисторе равно приложенному напряжению и мгновенное значение силы тока определяется мгновенным значением подаваемого напряжения. Разность фаз колебаний силы тока и напряжения равна нулю.
3. Резонансные свойства контура выражены наиболее отчётливо при малом активном сопротивлении.
Ответы на вопросы к § 36
1. Системы, в которых создаются незатухающие колебания за счёт источника внутри системы, называются автоколебаниями. |
страница 23
2. Автоколебания не затухают за счёт регулировки поступления энергии от источника постоянного напряжения. Вынужденные колебания происходят при включении в цепь источника переменного напряжения. Свободные колебания происходят при выведении системы из положения равновесия и затухают, так как часть энергии, сообщённой системе, неизбежно постепенно переходит в тепло, выделяющееся на активном сопротивлении.
3. р—п-Переход пропускает ток только в одном направлении. Это происходит за счёт того, что при соединении двух полупроводников с разными типами проводимости начинается диффузия электронов в р-полупроводник и диффузия дырок в гс-полупро-водник. В результате создаётся разность потенциалов, препятствующая дальнейшему переходу.
Поэтому, если приложить напряжение, как показано на рисунке 2.1, а, ток через р—/г-пере-ход не пойдёт. Если изменить полюса подаваемого напряжения (рис. 2.1, б), то р—w-переход будет пропускать ток.
4. Транзистор состоит из эмиттера, базы и коллектора (рис. 2.2).
Эмиттер и коллектор — полупроводники с одинаковым типом проводимости (например, р-типа), база — с другим типом проводимости (например, /г-типа). На переход эмиттер — база подаётся прямое напряжение, сопротивление этого перехода мало, ток свободно через него идёт. Переход база — коллектор обратный, сопротивление велико, а так как база достаточно тонкая, силы тока в коллекторе и эмиттере приблизительно равны, следовательно, напряжение в цепи коллектора много больше напряжения в цепи эмиттера. Транзистор можно использовать для усиления напряжения.
5. Транзистор обеспечивает поступление энергии от источника в колебательную систему в определённые моменты времени в соответствии с колебаниями напряжения в контуре.
6. Обратная связь осуществляется за счёт катушки индуктивности, подключённой в цепь эмиттера, связанной с катушкой индуктивности в колебательном контуре. Колебания в контуре вызывают колебания напряжения на катушке, подключённой в цепь эмиттера. Данная связь обеспечивает открывание транзистора и поступление тока через коллектор в колебательный контур. При правильно подобранной фазе колебаний на эмиттерном переходе в цепь колебательного контура перио- |
страница 24
дически поступает ток из цепи коллектора, тем самым поддерживая в нём колебания.
7. Основными элементами автоколебательной системы являются источник энергии, устройство, регулирующее поступление энергии (клапан), и колебательная система. Между двумя последними должна существовать обратная связь, чтобы клапан открывался в определённые моменты времени.
8. Колебания скрипичной струны при равномерном движении смычка, колебания воздуха в органной трубе.
Решение задач из упражнения 4
Задача 1.
Дано: Решение:
q = Ю”5 Кл При колебаниях вся энергия электромагнитен = 0,01 мкФ ного поля постепенно переходит в тепло, выде-
—--- ляющееся на активном сопротивлении.
^ * Энергия, сообщённая контуру, равна энергии
электрического поля конденсатора в начальный момент времени:
3 2 С
о2 (10 5 )2
Следовательно, Q = — = ^ 8 (Дж) = 5 • 10 3 Дж = 5 мДж.
Ответ: 5 мДж.
Задача 2.
Дано: Решение:
L = 0,003 Гн Период свободных колебаний в колебательном
С = 13,4 пФ контуре по формуле Томсона определяется пара-
—-г- метрами контура:
Т * 7=2rcVZc =
= 2 • 3,14л/3^10^ Тз,4^ 10“12 (с) ~ 1,26 ■ 10 6 с. Ответ: —1,26 * 10_6 с.
Задача 3.
Дано: Решение:
400 > v > 500 Гц Как следует из уравнения свободных неза-
С = 10 мкФ тухающих колебаний в колебательном кон-
Lo > L > Li _? туре <7" + —— q = 0, циклическая частота ко-
2 1 * LC
лебаний определяется выражением со = - .
Vic
Частота колебаний v =-^ .
2hVZC |
страница 24
Из последнего выражения следует, что L =1/-.
4п2у2С
Тогда L, =- —-— - (Гн) = 10 мГн;
4-3,14 • 500 10-5
Lo =---(Гн) = 16 мГн.
4-ЗД42 • 4002 -10-5
Следовательно, 10 мГн < L < 16 мГн.
Проверим размерность полученного для индуктивности L выражения:
гп Г 1 1 Гс2 -в] Г с2 • в 1 ГВ*с~| гг,
tLl= / 1 \ = — = -Ц- = “Г" =[Гн1-
[_к)ф L J L^-cJ L A J
Ас2) .
Ответ: 10 мГн < L < 16 мГн.
Задача 4.
Дано: Решение:
п = 50 об/с При вращении рамки магнитный по-
S = 100 см2 = 10“2 м2 ток через поверхность, ограниченную
В = 0,2 Тл рамкой, изменяется по закону
_ ? Ф = BS cos со£.
Циклическая частота со = 2лп.
ЭДС индукции, возникающая при этом в рамке, определяется по закону электромагнитной индукции:
&) = —Ф' = BS2nn sin (2nnt).
Тогда амплитуда ЭДС
&0 = BS2nn = 0,2 • 10“2 • 2 * 3,14 * 50 (В) = 0,63 В.
Ответ: =0,63 В.
Задача 5(6).
Дано: Решение:
L - 0,08 Гн Действующее значение напряжения U = —
v = 1000 Гц V2
U = 100 В Амплитудные значения силы тока и напряжете О т m гп.
im — • ния связаны соотношением im =-=-.
m XL caL
Циклическая частота со = 27cv.
В результате получим
/т = —- =-1,41100-(А) ~ 0,28 А.
т 2tivL 2 • 3,14 • 1000 ■ 0,08
Ответ: ~ 0,28 А. |
|
|
|
|
