Рабочая тетрадь по электродинамике для студентов СПО 1 курса

Министерство общего и профессионального образования Ростовской области Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Ростовской области «Гуковский строительный техникум» ЭЛЕКТРОДИНАМИКА Рабочая тетрадь для обучающихся 1 курса Гуково 2016

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие	4
Глава 1. Электростатика	6
1.1 Закон Кулона	6
1.2 Напряженность электрического поля	8
Глава 2. Законы постоянного тока	9
2.1 Законы Ома	9
2.2 Работа и мощность электрического тока	12
Глава 3. Электрический ток в различных средах	13
3.1 Полупроводниковые приборы	13
Глава 4 Магнитное поле	15
Глава 5. Электромагнитная индукция и её применение	17
5.1 Электромагнитная индукция	17
5.2 Производство, передача и потребление электроэнергии	19
Литература	22

Предисловие

При освоении  специальностей  технического  профиля  физика изучается как профильный учебная дисциплина

         В профильную составляющую  входит профессионально направленное содержание, необходимое для усвоения профессиональной образовательной программы, формирования профессиональных компетенций. При изучении дисциплины технического профиля,  профильной составляющей является  раздел «Электродинамика».

            Работая самостоятельно в рабочей тетради, обучающиеся повысят качество  своих знаний, что поможет им в дальнейшем при изучении дисциплины «Электротехника».

            Рабочая тетрадь включает основные темы раздела, связанные в дальнейшем с изучением электротехники: «Электростатика», «Законы постоянного тока», «Электрический ток в различных средах», «Магнитное поле»,  «Электромагнитная индукция и её применение».

            Предлагаемая тетрадь предназначена для само – и взаимоконтроля знаний по каждой теме раздела «Электродинамика», которые изучаются на 1 курсе. Она поможет обучающимся закрепить знания основных законов электродинамики и облегчить усвоение физических процессов, происходящих в электрических цепях.

Дорогие обучающиеся !

Рабочая тетрадь поможет лучше усвоить вам учебный материал по разделу «Электродинамика». Она необходима на уроках для контроля знаний и дома для выполнения домашних заданий.

Как работать с тетрадью? После того, как соответствующая тема раздела изучена по учебнику или другим учебным пособиям, вам следует закрепить и проверить свои знания. Для этого вы выполняете задания по каждой теме. Если вы правильно выполнили большую часть заданий по теме, вы можете считать, что хорошо усвоили материал.

Хочется верить, что тетрадь поможет вам запастись фундаментальными знаниями по разделу «Электродинамика» и приобрести практические умения. А это и есть самые важные слагаемые успешного овладения профессией !

ГЛАВА 1. ЭЛЕКТРОСТАТИКА

1.1 ЗАКОН КУЛОНА

Запишите формулу закона Кулона:

F =

Ответьте на вопросы:

1. Что можно определить с помощью закона Кулона?

Ответ:___________________________________________

2. Что произойдет с силой взаимодействия между двумя зарядами, если их из воздуха перенести в воду?

Ответ:___________________________________________

3. Что произойдет с силой взаимодействия между двумя зарядами, если расстояние между ними увеличить в пять раз?

Ответ:___________________________________________

4.  Величина одного заряда 2 • 10^-5 К, другого — 4 • 10^-4 К.Определите силу взаимодействия между ними, если они помещены в керосин (е = 2) на расстоянии 10 см.

Дано:_______________________________________________

Найти:______________________________________________

Решение: ________________________________________________

________________________________________________

Ответ:___________________________________________

5. Электрическое поле каких зарядов изображено  на  рис.1 11?

Ответ:_______________________________________________ ________________

6. Электрическое поле каких зарядов изображено на рис 2?

Выберите правильный ответ:

7. Два заряда на расстоянии 10 см друг от друга помещены в керосин (ε = 2). Как изменится сила взаимодействия этих зарядов в вакууме? (Взаимное расположение зарядов сохраняется).

а) увеличится в 2 раза;

б) не изменится;

г) уменьшится в 2 раза.

8. Расстояние между электрическими зарядами возросло в три раза. Как должны измениться величины зарядов ql и q2, чтобы сила взаимодействия между ними возросла в девять раз?

а) увеличится в три раза;

б) уменьшится в три раза;

в) увеличится в девять раз.

9. Два заряда на расстоянии 10 см друг от друга помещены в воду (ε = 81). Как изменится сила взаимодействия этих зарядов в вакууме? (Взаимное расположение зарядов сохраняется).

а) увеличится в 81 раз;

б) не изменится;

г) уменьшится в 81 раз.

1.2 НАПРЯЖЕННОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ

1.   Сформулируйте определение напряженности электрического поля:

Напряженность электрического поля__________________

____________________________________________________

Ответьте на вопросы:

2.   В каких единицах измеряется напряженность электрического поля ?

Ответ____________________________________________

3.   Что называется электрической силовой линией ?

Ответ:___________________________________________

4.      Вычислите напряженность двух различных электрических полей, действующих на заряд q = 0,004 К с силой F₁ = 0,08 Н и F₂ = 0,012 Н.

Дано: ._______________________________________________

Найти: ._____________________________________________

Решение: _______________________________________

_______________________________________________

Ответ:__________________________________________

5.      Электрический заряд величиной 5 • 10^-6 находится в вакууме. Какова напряженность электрического поля на расстоянии 10 см от заряда?

Дано:_______________________________________________

Найти:______________________________________________

Решение: ________________________________________

________________________________________________

Ответ:___________________________________________

6.Заряд величиной в 0,3 К помещен в однородное электрическое поле, которое действует на него с силой в 4,5 Н. Какова напряженность однородного электрического поля?

Дано:_______________________________________________

Найти:______________________________________________

Решение:_________________________________________

________________________________________________

Ответ: ,__________________________________________

7.Электрический заряд величиной 2 • 10^-6 находится в вакууме. Какова напряженность электрического поля на расстоянии 20 см от заряда?

Дано:_______________________________________________

Найти:______________________________________________

Решение: ________________________________________

________________________________________________

Ответ:___________________________________________

ГЛАВА 2. ЗАКОНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА

2.1 ЗАКОНЫ ОМА

 Запишите формулу закона Ома для участка цепи:

________________________________________________

1. Зависимость между какими величинами устанавливается по закону Ома для участка цепи ?

Ответ: ___________________________________________________

2.Заполните таблицу:

0,15 A	25 mA	140 mkA	0,02 A	1,7 A	420 mkA
?mA	? mkA	?A	?мА	?mkA	?mA

3. Заполните таблицу:

0,2 В	15kB	0,03 MB	25 mB	1200 mkB	220 В
?мВ	?B	?кВ	?mkB	?B	?kB

4.   Как изменится ток в цепи, если увеличится напряжение?
Ответ:  ________________________________________

5.   Электрическая лампочка включена в сеть напряжением 220 В. Какой ток будет проходить через лампочку, если сопротивление ее нити 240 Ом?____________

Дано:________________________________________________

Найти:      ____________________________________________

Решение:_____________________________________________

Ответ:_______________________________________________

6.   Электропаяльник, включенный в сеть с напряжением 220 В, потребляет ток 0,3 А. Определите сопротивление электропаяльника.

Дано:   ______________________________________________

Найти:     ____________________________________________

Решение:_______________________________________    _______________________________________________

Ответ:___________________________________________

7. Из медной проволоки длиной 160 м и сечением 0,8 мм² изготовлена катушка. Определите падение напряжения на катушке при токе в 10 А.         

Дано:      ____________________________________

Найти:______________________________________

Решение:____________________________________

Ответ:___________________________________________

Напишите формулу закона Ома для полной цепи:

Между какими величинами устанавливается зависимость по закону Ома для полной цепи?

Ответ:     ________________________________________

    8. Кислотный аккумулятор с эдс 2,5 В и внутренним сопротивлением 0,2 Ом замкнут на потребитель с сопротивлением 2,6 Ом. Определите ток в цепи?                    

Дано:   ________________________________________________

Найти___________________________________________

Решение:   ______________________________________

_______________________________________________

Ответ:_______________________________________

9.Аккумулятор с внутренним сопротивлением 0,4 Ома работает на лампочку с сопротивлением 12,5 Ом; при этом ток в цепи равен 0,26 А. Определите эдс аккумулятора и напряжение на
зажимах лампочки.

Дано:      _______________________________

Найти:_________________________________

Решение:_________________________________

Ответ:____________________________________

10. Определите внутреннее сопротивление аккумуляторной батареи, если ее эдс е = 6 В, U = 5,6 В, а сила тока в цепи 0,2 А.                       

Дано:____________________________________________

Найти:___________________________________________

Решение:________________________________________

Ответ:_____________________________________________

2.2 РАБОТА И МОЩНОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

1. Заполните таблицу:

55кВт	1500Вт	1,5 МВт	0,33 кВт	0,12 МВт	312 кВт
?Вт	?кВт	?кВт	?Вт	?кВт	?Мвт

2. Определите мощность, потребляемую электрическим двигателем, если ток в цепи равен 6 А, и двигатель включен в сеть напряжением 220 В.

Дано:    _____________________________________________

Найти:  ________________________________________________

Решение:_____________________________________________      

Ответ: _________________________________________

3.   На цоколе лампы накаливания написано: 200 Вт, 220 В. Определите сопротивление нити накаливания.

Дано:       ____________________________________________

Найти:_______________________________________________

Решение:________________________________________

Ответ: ___________________________________________

4.   Электродвигатель, подключенный к сети 220 В, потребляет ток в 6 А. Какова мощность двигателя и какое количество энергии он потребляет за 8 часов работы?

Дано:        ______________________________________

Найти:                                                                                     _

Решение: __________________________________________

Ответ:___________________________________________

5.   В квартире имеется восемь ламп, шесть из них мощностью по 40 Вт горят в сутки по 6 часов, а две мощностью по 60 Вт  горят 8 часов в сутки. Сколько нужно заплатить за горение всех ламп в  течении месяца (30 дней) при тарифе  120 руб. за 1 кВт час ?

Дано: _________________________________________

Найти: _________________________________________                    

Решение: _______________________________________

Ответ: _____________________________________________

ГЛАВА 3. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В РАЗЛИЧНЫХ СРЕДАХ

3.1 ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИБОРЫ

1. Дополните схему классификации

      полупроводниковых приборов.

2. Нарисуйте условное обозначение полупроводникового прибора.

Название прибора	Условное обозначение на схеме
Терморезистор
Фоторезистор
Диод
Транзистор

3. Полупроводниковый прибор с двумя р-п -переходами и тремя (или более) выводами, предназначенный для генерирования и преобразования электрических колебаний называется ______________________
4. Дорисуйте схемы включения р – п – перехода в прямом (а) и обратном (б) направлениях.

5. Нарисуйте вольт - амперную характеристику прямого и обратного р – п перехода.

ГЛАВА 4. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ

1.   В каких единицах системы СИ измеряются:

магнитная индукция ( В)     ______________________________

сила Ампера (F ) _____________________________________

2.   Запишите формулы:

А) магнитной индукции__________________________

Б) силы Ампера  ______________________________

3.   Закончите следующие предложения:

   Важное свойство магнитных линий —____________________

                   Магнитное поле - это________________________________

4.   Что можно определить, применив правило левой руки?

Ответ:     ____________________________________________

5.   Вычислите магнитную индукцию поля, если оно действует на проводник с силой 6 Н. Рабочая длина проводника, помещенного в магнитное поле, составляет 60 см, а сила тока, протекающего в нем, 15 A.                                        

Дано:    ______________________________________________

Найти:   _________________________________________

Решение:________________________________________

Ответ:     _______________________________________

6.    Как будут взаимодействовать два параллельных проводника, изображенные на рис.?

  Ответ:_____________       

Выберите правильный ответ:

7.   От чего зависит подъемная сила электромагнита?

а) от величины тока;

б) от числа витков обмотки;

в) от сечения сердечника.

8.   Определите величину магнитной индукции в середине между проводниками, расположенными в воздухе на расстоянии 5 мм друг от друга, при условии, что токи в проводниках противоположны и соответственно равны 25 и 40 А.

Дано:________________________________________________

Найти:______________________________________________

Решение: _____________________________________________

Ответ:_______________________________________________

ГЛАВА 5. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ И ЕЁ ПРИМЕНЕНИЕ

5.1 ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ

Напишите формулу выражающую закон электромагнитной индукции:

1.      В каких единицах в системе СИ измеряются:

Магнитный поток ________________________________

Электромагнитная индукция _______________________

2.      Закончите следующее предложение:

Магнитный поток – это __________________________

3.      По какому правилу определяется направление индукционного тока ?

Ответ: __________________________________________

4.      За 2 с. магнитный поток, пронизывающий контур, равномерно уменьшился с 8 до 2 ВБ. Чему при этом было равно значение ЭДС индукции в контуре ?

 Дано:    _____________________________________________

Найти:   _________________________________________

Решение:________________________________________

Ответ:     _______________________________________

Выберите правильный ответ:

5.      Какое выражение характеризует понятие электромагнитная индукция ?

А) явление возникновения ЭДС в проводнике под действием магнитного поля

Б) явление возникновения ЭДС индукции в проводнике под действием переменного магнитного поля

В) явление характеризующее действие магнитного поля на движущийся заряд

6. При движении магнита стрелка гальванометра отклоняется. Что и как изменится, если поменять полярность магнита ?

А) угол отклонения уменьшится

Б) угол отклонения увеличится

В) изменится направление отклонения стрелки

7. Укажите в каком случае наблюдается явление электромагнитной индукции 7

А) при замкнутом ключе

Б) непосредственно перед размыканием ключа

В) в момент размыкания ключа

8. Выберите неправильный ответ «В замкнутом контуре появляется электрический ток…»

А) если магнитный поток через него не равен нулю

Б) при увеличении магнитного потока через него

В) при изменении магнитного потока через него

5.2 ПРОИЗВОДСТВО, ПЕРЕДАЧА И ПОТРЕБЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Напишите формулы:

Уравнение колебаний ЭДС индукции ______________

Коэффициент трансформации ____________________

Выберите правильный ответ:

1.      Как можно получить вынужденные колебания ?

А) с помощью колебательного контура

Б) с помощью генератора переменного тока

2. Для чего предназначены трансформаторы ?

А) для преобразования энергии переменного тока из одного напряжения в другое

Б) для преобразования частоты переменного тока

В) для повышения коэффициента мощности

3. Для чего сердечник трансформатора собирают из тонких листов трансформаторной стали, изолированных друг от друга ?

А) для уменьшения нагревания магнитопровода

Б) для увеличения коэффициента трансформации

В) для уменьшения коэффициента трансформации

4. Где широко применяются трансформаторы ?

А) в линиях электропередачи

Б) в технике связи

В) в автоматике и измерительной технике

Г) во всех перечисленных областях техники

5. Можно ли использовать повышающий трансформатор для понижения напряжения сети ?

А) можно

Б) нельзя

6. Закончите предложения:

В основе работы генератора переменного тока лежит явление ________________________________________

Действие трансформатора основано на явлении _______________________________________________

Обмотка трансформатора, включенная в сеть источника электрической энергии, называется ________________________________________________

Обмотка трансформатора, от которой энергия подаётся к приемнику, называется __________________

 7. Определите напряжение сети, в которую можно включить трансформатор с вторичным напряжением 400 В и коэффициентом трансформации 20,5

Дано:    ______________________________________________

Найти:   _________________________________________

Решение:________________________________________

Ответ:     _______________________________________

8. Трансформатор подключен к сети 220 В. Потребляемая мощность 2,2 кВТ. Ток вторичной обмотки 1 А. Определите коэффициент трансформации.

Дано:    ______________________________________________

Найти:   _________________________________________

Решение:________________________________________

Ответ:     _______________________________________

Литература

1.      О.Ф. Кабардин, С.И. Кабардина, В.А. Орлов «Задания для итогового контроля знаний учащихся по физике» (Москва «Просвещение» 1995)

2.      Д.И. Пеннер, Э.Д. Корж «Программированные задания по физике» (Москва «Просвещение» 1987)

3.      Г.В. Ярочкина, А.А. Володарская «Электротехника. Рабочая тетрадь» (Москва «ПрофОбрИздат» 2002)