Справочное руководство по физике для абитуриентов, поступающих в Российский государственный открытый технический университет путей сообщения, страница 5

          Общие замечания к решению задач на электростатику: при решении задач на закон Кулона надо помнить, что этот закон справедлив только для точечных зарядов. В случае тел сферической формы заряд тела считают расположенным в центре сферы. Если дано более двух зарядов и надо определить силу, действующую на заряд, то используют понятие равнодействующие силы. При расчетах полей, созданных зарядами, следует обращать внимание на векторный характер напряженности  и помнить, что знак перед потенциалом определяется знаком заряда, создающим поле.

Пример № 6

          При замыкании батареи из n одинаковых элементов, соединенных последовательно на сопротивление R₁, разность потенциалов на зажимах батареи равна 5B Если внешнее сопротивление увеличить в 6 раз, разность потенциалов на зажимах возрастает вдвое. Чему равна ЭДС батареи? Каково   число   элементов,   если   ЭДС   одного   элемента  1,25B?

Дано:                                                          Решение

U = 5B;                    Обозначим токи соответственно в первом и втором

E₁ = 1,25B;       случаях через I₁ и I₂. Тогда на основании закона Ома     R₂ = 6R₁;             для полной цепи

U₂ = 2U₁;

Е - ?  n - ?                                      Е = I₁(R₁ + rn),                                                                                 (1)

                                              E = I₂(R₂ + rn).                                               (2)

          Используя закон Ома для участка цепи, получим разность потенциалов   на  R₁  и R₂:

                                                 U₁ = I₁ R₁,                                                   (3)

                                        U₂ = 2U₁ = R₂I₂ = 6R₁I₂                                           (4)

          Решая  совместно  уравнения  (1) - (4),  получим

          При  последовательном   соединении  элементов    

                                         E = nE₁;    .

Проверка единиц измерения:

Расчет:

;   

          Характерные ошибки: наибольшее количество ошибок в этих задачах встречается при нахождении результирующей ЭДС при последовательном и параллельном соединении источников тока. При последовательном соединении общая ЭДС равна алгебраической  сумме  ЭДС  отдельных  источников

При параллельном соединении источников общая ЭДС равна ЭДС одного элемента E_пар = E₁, а общее сопротивление батареи

Общие замечания к решению задач на постоянный ток: здесь можно выделить задачи трех типов: задачи на вычисление сопротивлений, токов или напряжений на участке цепи; задачи на расчет разветвленных цепей. Наибольшую трудность представляют задачи второго типа. Если участок цепи не содержит источников тока, тогда количество теплоты, выделяющееся на этом участке, можно определить по формулам   (закон Джоуля – Ленца); если имеется источник, то расчет производится только по формуле Q = I²Rt. Решение задач на разветвленные цепи не представляет больших трудностей, если абитуриент хорошо владеет правилами Кирхгофа.

Пример № 7

Электрон влетает в однородное магнитное поле в вакууме со скоростью 10⁷ м/с; направленной перпендикулярно линиям индукции. Определить траекторию движения электрона в магнитном поле,   если   индукция   магнитного   поля   равна   5 · 10^-3 Т.

 х     _х     х         х                                          Дано:

                     _х                                          q_е = 1,6 · 10^-19 Кл;

х                                                                                 В = 5 · 10^-3 Тл;

    х           ^х                                                т_е = 9,1 · 10^-31кг.

 х              х        ^х                                             R - ?

                             х

                        ^х

              Рис.4

Решение