Pytania cz. 2

Pytania pomocnicze (przykładowe) do wykładu z Fizyki.
Uwaga! Są to pytania tylko przykładowe.
NA EGZAMINIE NIE MOŻNA KORZYSTAĆ Z ŻADNYCH MATERIAŁÓW POMOCNICZYCH!
Część II. semestru
Prąd elektryczny
1. Jak definiujemy natężenie prądu w przewodniku? Jaki jest przyjmowany umowny kierunek prądu?
2. Od jakich parametrów zależy natężenie prądu w przewodniku?
3. Co to jest prędkość dryfowa nośników ładunku w przewodniku? Czy zależy ona od natężenia pola
elektrycznego przyłożonego wewnątrz przewodnika?
4. Jak definiujemy wektor gęstości prądu? Czym różni się on o natężenia prądu? Jaką ma jednostkę?
5. Czy wektor gęstości prądu ma ten sam kierunek co natężenie pola elektrycznego w przewodniku? Jak
sformułowane jest prawo Ohma w tym przypadku?
6. Od jakich parametrów zależy wektor gęstości prądu?
7. Podaj dwie definicje prawa Ohma.
8. Co to jest przewodność elektryczna i od jakich parametrów przewodnika zależy? Jakie ma jednostki?
9. Co to jest ruchliwość nośników ładunku, od czego zależy? Jakie są jednostki ruchliwości?
10. Na podstawie modelu swobodnych elektronów przewodnictwa metali wyjaśnij dlaczego temperatura
przewodnika wzrasta gdy prąd elektryczny rośnie.
11. Naszkicuj zależność oporności właściwej od temperatury dla metali ( i dla półprzewodników).
12. Czy model swobodnych elektronów przewodnictwa metali dokładnie opisuje zależność oporności właściwej
od temperatury czy jest tylko pewnym przybliżeniem? Dlaczego?
13. Sformułuj I i II prawo Kirchoffa dla obwodów elektrycznych.
Pole magnetyczne
14. Jak wytwarzane jest pole magnetyczne? Co jest bezpośrednią przyczyną jego powstawania? Czy istnieją
„ładunki magnetyczne”?
15. Jakie dostrzegasz różnice i podobieństwa własności między polem elektrycznym i magnetycznym?
16. Na poruszający się ładunek elektryczny w polu magnetycznym działa siłą Lorentz’a, która
17. (a.) wynosi 0, gdy prędkość ładunku jest prostopadła do pola magnetycznego
18. (b.) wynosi 0, gdy prędkość ładunku jest równoległa do pola magnetycznego.
19. Podaj definicję tego prawa. Wyjaśnij swój wybór.
20. Jak poruszać będzie się ładunek q = 2 C (narysuj trajektorię) jeśli jego prędkość v = 10 m/s będzie dokładnie
prostopadła do jednorodnego pola magnetycznego o indukcji B = 1.5 T.
21. Jak poruszać będzie się ładunek q = 2 C (narysuj trajektorię) jeśli jego prędkość v = 10 m/s będzie dokładnie
równoległa do jednorodnego pola magnetycznego o indukcji B = 1.5 T.
22. Jak poruszać będzie się ładunek q = 2 C (narysuj trajektorię) jeśli jego prędkość v = 10 m/s będzie dokładnie
pod kątem 30o do jednorodnego pola magnetycznego o indukcji B = 1.5 T.
23. Jaka siła działa (narysuj i oblicz) na prostoliniowy przewodnik z prądem on natężeniu I = 0.25 A ustawiony
pod pod kątem 30o do kierunku pola ?
-1-
24. Jak ustawi się (narysuj) zamknięta prostokątna ramka z prądem o natężeniu I w jednorodnym polu
magnetycznym jeżeli może się swobodnie obracać względem osi przechodzącej przez dwa przeciwległe boki
ramki przecinając je w ich połowie pod kątem prostym? Dlaczego będzie się obracać? Podaj równanie na
moment siły obracający ramkę.
25. Pole magnetyczne pochodzące od odcinka przewodnika ds w odległości r zgodnie z prawem Biot’a-Savart’a
wynosi: ............................. Jak skierowane jest pole dB względem wektorów ds i r ?
26. Na podstawie prawa Biot’a-Savart’a oblicz (wskaż kierunek i zwrot, podaj wartość) indukcję magnetyczną
dokładnie w środku półokręgu o promieniu R , w którym płynie prąd i natężeniu I.
27. Okrągła ramka o powierzchni S, w której płynie prąd I elektryczny wytwarza pole magnetyczne – jest dipolem
magnetycznym - określ dipolowy moment magnetyczny tej ramki. Jak ustawia się taka ramka w obecności
zewnętrznego pola magnetycznego?
28. Udowodnij na podstawie prawa Ampera, że wartość wektora indukcji pola magnetycznego w odległości R od
prostoliniowego przewodnika z prądem o wartości I wynosi B = (µ0I) / (2πR). Co to jest „krążenie” wektora B
po zamkniętym konturze l ?
29. Na podstawie prawa Ampera oblicz wartość pola magnetycznego w środku solenoidu (gęstość nawinięcia
zwojów n ) w którym płynie prąd o natężeniu I . Jakie własności ma pole wytworzone przez taki solenoid?
30. Jak gromadzona jest energia w polu magnetycznym? Porównaj z energią gromadzoną w polu elektrycznym. Ile
energii gromadzi cewka-solenoid o indukcyjności L w której płynie prąd elekryczny o natężeniu I.
31. Na czym polega zjawisko samoindukcji w solenoidzie? Kiedy tworzy się napięcie samoindukcji (dla prądu
stałego czy zmiennego) – podaj zależność.
32. Porównaj krótko własności diamagnetyków, paramagnetyków i ferromagnetyków. Które z nich i w jakim
stopniu, umieszczone w środku solenoidu, wzmacniają, a które osłabiają pole magnetyczne?
33. Opisz krótko mechanizm powstawania wewnętrznego pola magnetycznego w diamagnetyku. Czy atomy w
diamagnetyku mają własny stały moment magnetyczny- dlaczego? Czy atomy w paramagnetyku mają własny
stały moment magnetyczny - dlaczego?
34. Podaj definicję namagnesowania. Jak zmienia się namagnesowanie w funkcji temperatury dla
paramagnetyków i ferromagnetyków?
Drgania i obwody drgające
35. Co jest „elementem drgającym” w obwodzie LC. Napisz równanie drań dla prostego obwodu LC.(objaśnij
użyte symbole)
36. Jak zmienia się energia na kondensatorze i cewce w obwodzie drgającym LC. Naszkicuj jak zmienia się
energia zgromadzona w cewce i kondensatorze w czasie drgań w obwodzie LC. Czy całkowita energia (suma
energii na kondensatorze i cewce) zmienia się w czasie w takim obwodzie?
37. Z jaką częstością zmienia się ładunek na kondensatorze (lub prąd) w obwodzie drgającym LC
38. Co powodować może stratę energii w obwodzie drgającym? Czy częstość drgań w obwodzie tłumionym jest
większa/mniejsza/taka sama jak w obwodzie bez tłumienia? Od jakich wielkości zależy współczynnik
tłumienia?
39. Napisz równanie drań tłumionych dla prostego obwodu RLC.(objaśnij użyte symbole).
40. Podaj warunki kiedy w obwodzie drgań wymuszonych RLC dochodzi do rezonansu.
-2-
41. W jakich warunkach w obwodzie drgań wymuszonych RLC prąd „wyprzedza” napięcie na oporniku R. Kiedy
napięcie „wyprzedza” prąd? Kiedy prąd i napięcie są ze sobą w fazie?
Fale elektromagnetyczne
42. Podaj sposoby emitowana fali elektromagnetycznej?
43. Co „drga” gdy rozchodzi się fala elektromagnetyczna? Jaka jest relacja pomiędzy wektorami B i E (pola
magnetycznego i elektrycznego)?
44. Jeśli fala elektromagnetyczna rozchodzi się w próżni to jej prędkość wynosi .................... (określ tą prędkość
na podstawie znanych stałych fizycznych) Czy prędkość światła w próżni jest stała niezależnie od
częstotliwości?
45. Jaka jest zależność między częstotliwością fali a długością fali elektromagnetycznej rozchodzącej
próżni?
się w
46. Wektor Pointing'a wskazuje kierunek rozchodzenia się fali. Zdefiniuj go. Ma on też inny sens fizyczny. Jaki?
47. W którym polu (elektrycznym czy magnetycznym) przenoszona jest energia w fali elektromagnetycznej?
-3-