Методический материал при подготовке к олимпиаде по физике

МЕТОДИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ПРИ ПОДГОТОВКЕ
К ОЛИМПИАДЕ ПО ФИЗИКЕ
Темы:
1 ЗАКОН КУЛОНА. НАПРЯЖЁННОСТЬ
ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ
q=e N
e- элементарный заряд N- число заряженных частиц
1
Если используются заряженные шарики с указанной молярной массой и
плотностью, то необходимо применять формулы из раздела
«Молекулярная физика» -это связь числа зарядов от количества
вещества, массы и молярной массы, плотности и объема, формулы
объема шара
Если на частицу действуют кулоновская и гравитационная силы, то
необходима и формула, выражающая закон Всемирного тяготения
2. ЭЛЕКТРОЁМКОСТЬ, КОНДЕНСАТОРЫ, ЭНЕРГИЯ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ
Электроёмкость проводника –коэффициент пропорциональности между зарядом и
потенциалом проводника
q  C  ,
где q-заряд проводника, φ-его потенциал.
Электроёмкость конденсатора с зарядом на обкладках  Q и напряжением U
С
Q
U
Электроёмкость плоского конденсатора, площадь одной пластины которого – S, а
расстояние между пластинами – d:
С
0 S
d
𝝅 𝑫𝟐
𝑺=
𝟒
Где D-диаметр площади пластин
Энергия электрического поля в конденсаторе:
𝐶𝑈 2 𝑄 2
𝑊=
2
=
2𝐶
=
𝑄𝑈
2
Для системы из 2-х последовательно соединённых конденсаторов имеют место
следствия формулировки законов сохранения заряда и энергии:
q1=q2,
U=U1+U2,
С 1  С11  С21
где q1,U1, q2, U2-заряды и напряжения на 1-м и 2-м конденсаторах соответственно,
и для параллельно соединённых конденсаторов:
U1=U2
Q=Q1+Q2
С  С1  С2
Для рассмотрения заряда пылинки в конденсаторе: q=ne, где n-число заряженных
частиц, е-элементарный заряд. Если заряженная частица находится в равновесии, то
дополнительно необходимо использовать формулу на нахождения силы тяжести F=mg
Формула связи напряжения и напряженности в конденсаторе:
2
𝑬=
𝑼
𝒅
Формулы энергии заряженного конденсатора
C
2
W=U C/2
2Q
U2
Напряженность поля плоского воздушного конденсатора
𝒒
𝑬=
𝑺𝜺𝟎
3. ЭЛЕКТРОДВИЖУЩАЯ СИЛА (ЭДС). РАБОТА И МОЩНОСТЬ
ТОКА. ЗАКОН ДЖОУЛЯ-ЛЕНЦА
ЭДС-работа по перемещению единичного заряда по замкнутому контуру:
A
q
 
Полная мощность ЭДС источника:
P  I
Закон Ома
1.
для участка цепи:
I
2.
для полной цепи
I
U
R

Rr
Полезная мощность ЭДС источника выделяющаяся на внешнем участке цепи:
  
P U  I  
 R
Rr
2
Закон Джоуля-Ленца. Закон сохранения энергии.
1.
Теплота - Q, выделяющаяся на участке цепи, где происходит падение
потенциала - U при прохождении тока силой – I за время –t равна
U2
Q = I U t  I Rt 
t
R
2
Если часть тепловой энергии идет на нагревание, тогда
Q=
2.
𝑼𝟐 ∙𝝉
𝑹
∙ 𝛈,
Для полной цепи теплота, которая в ней выделяется:
Q = I 2 R  r t
Способы соединения проводников в цепи
3
1
𝑅общ
1
𝑅общ
𝑹=
1
1
1
+
+
𝑅1 𝑅2 𝑅𝑛
𝑛
=
𝑅
=
𝝆𝒍
𝑺
Если электропечь испаряет воду, то для её испарения необходимо затратить
количество теплоты равное Q = с·m·∆T+ r·m
Известно, что в электрических цепях излучается теплота: 𝑄 = 𝑐𝑚∆𝑇 =
𝑐𝛾 𝑉∆𝑇, где γ – плотность тела. Объём цилиндрического проводника V=Sl
При решении задач данной темы может быть использовано и уравнение
теплового баланса: Q 1 = Q 2
4