Решение задач по физике: электродинамика, оптика и квантовая физика
Сборник решений задач по физике
Электродинамика и цепи переменного тока
- Расчет параметров цепи переменного тока:
- Дано: R = 20 Ом, L = 0.07 Гн, C = 70 мкФ = 70·10⁻⁶ Ф, f = 50 Гц
- Формулы: Xₗ = 2πfL; X𝒸 = 1 / (2πfC); Z = √(R² + (Xₗ - X𝒸)²)
- Решение: Xₗ = 2π·50·0.07 ≈ 22 Ом; X𝒸 = 1 / (2π·50·70·10⁻⁶) ≈ 45.5 Ом; Z = √(20² + (22 - 45.5)²) ≈ 30.5 Ом
- Ответ: Xₗ = 22 Ом, X𝒸 ≈ 45.5 Ом, Z ≈ 30.5 Ом
- Закон Ома для участка цепи: U = 100 В, R = 50 Ом. I = U / R = 100 / 50 = 2 А.
- Расчет силы тока: U = 4 В, R = 20 Ом. I = U / R = 4 / 20 = 0.2 А.
Магнитное поле и мощность
- Сила Ампера: I = 3 А, l = 0.4 м, α = 90°, F = 2.52·10⁻³ Н. B = F / (I·L·sinα) ≈ 2.1·10⁻³ Тл.
- Электрическая мощность: P = 6 кВт, U = 200 В. I = P / U = 6000 / 200 = 30 А.
Оптика и волновые процессы
- Интерференция: d = 3 мм, x = 1 мм от центра. Расстояние = 2 мм. Полное расстояние = 6 мм. Ответ: 0.5 м (по формуле с L).
Электрическое сопротивление и цепи
- Расчет длины проводника: R = 0.5 Ом, ρ = 1.7·10⁻⁸ Ом·м, S = 5·10⁻⁶ м². L = R·S / ρ ≈ 0.15–0.16 м.
- Гармонические колебания: A = 5 см, ω = 15π, φ = π/4. x(t) = 5·sin(15πt + π/4) см.
- Закон Ома для полной цепи: U = 12 В, r = 1 Ом, R = 10 Ом. I = U / (R + r) ≈ 1.09 А. Uвн ≈ 10.9 В, Uвнутр ≈ 1.1 В.
- Расчет тока: U = 800 В, R = 15 Ом. I ≈ 53.3 А.
- Смешанное соединение резисторов: R₁=4, R₂=6, R₃=2 Ом. Rₑ = 1.67 Ом. I ≈ 1.44 А.
- Расчет тока в проводнике: l = 50 м, S = 10⁻⁶ м², ρ = 1.1·10⁻⁶, U = 45 В. I ≈ 0.82 А.
Квантовая физика и электростатика
- Скорость дрейфа электронов: I = 12 А, S = 5·10⁻⁶ м², n = 5·10²⁷. v ≈ 0.03 мм/с.
- Параметры конденсатора: C = 40 пФ, S = 5.2·10⁻² м². d ≈ 0.0345 мм.
- Напряженность поля: q = 10⁻⁸ Кл, C = 2·10⁻⁸ Ф, d = 5·10⁻³ м. E = 1000 В/м.
- Заряд и количество электронов: F = 0.23·10⁻³ Н, r = 0.1 м. n ≈ 1.44·10⁹.
- Колебательный контур: C = 3·10⁻⁹ Ф, L = 0.012 Гн. λ = 100 м.
- Фотоэффект: λ = 345 нм, A = 2.26 эВ. Eₖ ≈ 1.34 эВ.
- Дифракционная решетка: λ = 500 нм, θ = 30°. d = 0.25 мм.
ruso con un tamaño de 3,52 KB