Плотность тока смещения jсм равна
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
j |
D |
|
|
1 |
|
q |
|
1 |
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
см |
|
t |
2 rl t |
|
2 rl |
пр |
|
j |
|
1 |
10 7 |
|
|
|
|
6,4 10 5 A/ м2 . |
|
2 3,14 5 |
10 3 |
5 10 2 |
|
см |
|
|
|
|
Ответ: jсм 6,4 10 5 A/ м2
3.5 Задачи для самостоятельного решения.
1.Длинный цилиндрический конденсатор заряжается от источника ЭДС. Пренебрегая краевыми эффектами, докажите, что сила тока смещения в диэлектрике, заполняющем пространство между обкладками конденсатора, равна силе тока в цепи источника ЭДС.
[ Iсм I , уровень 4].
2.Докажите с помощью одного из уравнений Максвелла, что переменное во времени магнитное поле не может существовать без электрического поля. [есть вихревое электрическое поле, уровень 2].
|
|
|
|
|
|
|
3. |
Докажите, |
что уравнения Максвелла |
rot E |
B |
|
и div B 0 |
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
совместимы, т.е. первое из них не противоречит второму. [1) и 2) |
|
|
совместимы, уровень 3]. |
|
|
|
|
|
4. |
Ток, проходящий по обмотке длинного прямого соленоида радиусом |
|
|
R , изменяют так, что магнитное поле внутри соленоида растет со |
|
|
временем |
по закону B At2 , где A |
- некоторая |
постоянная. |
|
Определите плотность тока смещения как функцию расстояния r |
от |
|
оси соленоида. Постройте график зависимости |
jсм r . |
|
jсм |
0 Ar r R |
jсм |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
r |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
r |
уровень5-6 |
|
|
|
0 AR |
2 |
|
|
|
jсм |
r R |
r |
R |
r |
|
|
|
|
|
r |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
AR |
r R |
|
|
|
|
j |
cм |
|
0 |
Рис. 3.3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
УЧЕБНЫЙ МОДУЛЬ № 6 «ВОЛНОВЫЕ ПРОЦЕССЫ И ОПТИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ»
Введение
Вданном модуле рассмотрены волновые процессы в упругих средах
иэлектромагнитные волны (свет). Особенности распространения электромагнитных (световых) волн составляют суть волновой оптики (распространение света в веществе, поляризация света, интерференция и дифракция).
Объединение механических и электромагнитных волн в одном модуле обусловлено возможностью единого подхода к их описанию, несмотря на различие механизмов возбуждения таких волн и их свойств. Это позволяет значительно сократить бюджет времени для изучения волновых процессов.
Модуль содержит четыре учебных блока
1.Волновые процессы
2.Геометрическая оптика
3.Волновая оптика
4.Поляризация света
Впервом блоке рассматриваются основные параметры волновых
процессов в зависимости от их природы, такие как уравнение бегущей волны, энергия, плотность энергии волны и другие. На основе общих подходов представлены некоторые особенности упругих, поверхностных и электромагнитных волн. Рассмотрены некоторые явления, характерные для волновых процессов; интерференция волн и стоячие волны, дифракция, дисперсия, эффект Доплера. Приводятся некоторые сведения об одном из видов волновых процессов – звуке.
Во втором блоке рассматриваются основные законы геометрической оптики: закон прямолинейного распространения света в оптически однородной среде; закон независимости световых пучков; законы отражения и преломления света. Рассматриваются принципы построения изображения в плоских и сферических зеркалах, а также построение изображения с помощью линз. Сведения, представленные в этом блоке, предназначены для восстановления знаний, изученных в школьном курсе физики и обеспечения достаточного уровня знаний в этой области при самостоятельном изучении материала.
В третьем блоке рассматриваются явления интерференции, дифракции и дисперсии света, а также на ознакомительном уровне голографии. При изучении интерференции используется теория, представленная в блоке 1, применительно к имеющему практическое значение явлению интерференции в тонких пленках. Дифракция света
183
рассматривается с помощью метода зон Френеля. В блоке также приводятся некоторые сведения о теории дисперсии света, механизмах взаимодействия света с веществом, дифракции на пространственной решетке.
В |
четвертом блоке показано, что |
существует ряд явлений, |
обусловленных поперечностью световых волн |
|
E . Рассматриваются |
способы |
получения поляризованного света и основные закономерности, |
характерные для света как для поперечной волны.
Учебно-методическая структура модуля
Учебный модуль № 6 «Волновые процессы и оптические явления
|
1. Учебный блок |
|
|
2. Учебный блок |
|
|
3. Учебный блок |
4. Учебный блок |
|
«Волновые |
|
|
«Геометрическая |
|
«Волновая оптика» |
«Поляризация света» |
|
процессы» |
|
|
оптика» |
|
|
|
|
– |
распространение |
– |
законы отражения |
– |
интерференция |
– естественный и |
упругих |
колебаний; |
и преломлениясвета; |
света; |
поляризованный |
волна; |
|
|
|
– |
плоские |
и |
– дифракциясвета; |
свет; |
– дисперсияволн; |
|
сферическиезеркала; |
– дисперсиясвета; |
– степень |
– |
энергия |
|
упругой |
– линзы |
|
– понятиео |
поляризации; |
волны; |
|
|
|
|
|
|
голографии |
– закон Малюса; |
– |
отражение |
и |
|
|
|
|
|
– явлениедвойного |
преломление |
упругих |
|
|
|
|
|
лучепреломления; |
волн; |
|
|
|
|
|
|
|
|
– дихроизм; |
– стоячиеволны; |
|
|
|
|
|
|
– поляризация света |
– звуковыеволны; |
|
|
|
|
|
|
приотражении и |
– эффектДоплера |
|
|
|
|
|
|
преломлении на |
– электромагнитные |
|
|
|
|
|
|
поверхности |
волны |
|
|
|
|
|
|
|
|
диэлектриков;закон |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Брюстера; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
– вращение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
плоскости |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
поляризации |
Методическая программа модуля
Тема занятия |
|
Цель занятия |
Вид |
Часы |
|
занятия |
Распространение |
колебаний |
в упругих |
|
|
|
средах. |
Распространение |
Формирование новых знаний |
лекция |
1 |
электромагнитных |
колебаний. |
|
|
|
