Электрические и магнитные свойства вещества

 

Электрические свойства полярного атома (молекулы) описываются с помощью электрического диполя. Электрический момент диполя

где – вектор, проведенный от отрицательного к положительному заряду.

Напряженность электрического поля на оси диполя

Напряженность электрического поля в точке, лежащей на перпендикуляре к плечу диполя, восстановленном из его середины

Потенциал электрического поля диполя в точке, лежащей на оси диполя

Момент сил, действующий на диполь в электрическом поле

Вектор поляризации диэлектрика

где – дипольный момент -ой молекулы; – объем диэлектрика.

Вектор поляризации неполярного диэлектрика

где – диэлектрическая восприимчивость диэлектрика ; где – поляризуемость молекулы; – концентрация молекул.

Диэлектрическая восприимчивость полярного диэлектрика в слабом электрическом поле

где – концентрация молекул; – дипольный момент -ой молекулы; – постоянная Больцмана; – температура.

Вектор поляризации диэлектрика связан с поверхностной плотностью поляризационных зарядов

где – проекция вектора поляризации на вектор нормали к рассматриваемому участку поверхности диэлектрика.

Связь диэлектрической проницаемости с диэлектрической восприимчивостью

Закон Ома для металлов

где – плотность тока; – удельная проводимость; – напряженность электрического поля.

Закон Джоуля – Ленца

где – объемная плотность тепловой мощности.

Удельная электрическая проводимость

где – заряд и масса электрона; – концентрация электронов; – длина свободного пробега; – скорость теплового движения электронов.

Магнитный момент электрона (магнетон Бора)

где – заряд и масса электрона; – постоянная Планка.

Орбитальный магнитный момент электрона

где – сила тока орбитального движения электрона; – площадь орбиты.

Модуль орбитального момента электрона

Орбитальный магнитный момент атома

где – число электронов в атоме.

Вектор намагниченного вещества

где – магнитный момент -ой молекулы; – объем магнетика.

Вектор напряженности магнитного поля

где – относительная магнитная проницаемость.

где – магнитная восприимчивость среды.

Для диамагнитных веществ (инертные газы, медь, золото серебро)

Для парамагнитных веществ (щелочные металлы, )

 

Задание 5.1
Для неполярного диэлектрика справедливы утверждения:
Варианты ответов:
1)	дипольные моменты молекул диэлектрика в отсутствие внешнего электрического поля равны нулю.
2)	поляризованность диэлектрика прямо пропорциональна напряженности электрического поля.
3)	диэлектрическая восприимчивость диэлектрика обратно пропорциональна температуре.

 

 

Задание 5.2
Для полярного диэлектрика справедливы утверждения:
Варианты ответов:
1)	дипольные моменты молекул диэлектрика в отсутствие внешнего электрического поля равны нулю.
2)	образец диэлектрика в неоднородном внешнем электрическом поле втягивается в область более сильного поля.
3)	диэлектрическая восприимчивость диэлектрика обратно пропорциональна температуре.

 

 

Задание 5.3
При помещении полярного диэлектрика в электростатическое поле…
Варианты ответов:
1)	индуцируются электрические дипольные моменты атомов, компенсирующие электрические дипольные моменты молекул; вектор поляризации образца равен нулю
2)	происходит ориентация электрических дипольных моментов молекул; вектор поляризации образца совпадает по направлению с вектором напряженности внешнего электрического поля
3)	происходит ориентация электрических дипольных моментов молекул; вектор поляризации образца антипараллелен направлению вектора напряженности внешнего электрического поля
4)	индуцируются электрические дипольные моменты атомов, совпадающие по направлению электрическими дипольными моментами молекул; вектор поляризации образца антипараллелен направлению вектора напряженности внешнего электрического поля

 

Задание 5.4
На рисунке представлены графики зависимости модуля вектора поляризации образца диэлектрика от напряженности электрического поля . Указать график соответствующий зависимости для неполярных диэлектриков.
Варианты ответов:
1)		2)
3)		4)

 

 

Задание 5.5
На рисунке представлены графики зависимости диэлектрической восприимчивости от температуры. Укажите график соответствующий зависимости для полярных диэлектриков.
Варианты ответов:
1)		2)
3)

 

 

Задание 5.6
Для сегнетоэлектрика справедливы утверждения:
Варианты ответов:
1)	в определенном температурном интервале имеет место самопроизвольная поляризация образца в отсутствие внешнего электрического поля.
2)	диэлектрическая проницаемость сегнетоэлектрика зависит от напряженности электрического поля.
3)	в отсутствии внешнего электрического поля дипольные электрические моменты доменов равны нулю.

 

 

Задание 5.7
На рисунке представлены графики зависимости модуля вектора поляризации образца диэлектрика от напряженности электрического поля . Укажите график соответствующий зависимости для сегнетоэлектриков.
Варианты ответов:
1)		2)
3)		4)

 

 

Задание 5.8
На рисунке представлены графики зависимости диэлектрической восприимчивости от температуры. Укажите график соответствующий зависимости для сегнетоэлектриков.
Варианты ответов:
1)		2)
3)		4)

 

 

Задание 5.9
Напряженность электрического поля между пластинками конденсатора равна . Если пространство между пластинками заполнить титанитом бария, то напряженность электрического поля будет равна . Определить диэлектрическую проницаемость титанита бария.
Варианты ответов:
1)		2)
3)		4)

 

 

Задание 5.10
Вещество является парамагнетиком, если…
Варианты ответов:
1)	домены вещества переориентируются во внешнем магнитном поле;
2)	относительная магнитная проницаемость равна единице; вещество не намагничивается во внешнем магнитном поле;
3)	относительная магнитная проницаемость меньше единицы; вещество намагничивается в направлении, противоположном вектору индукции внешнего магнитного поля;
4)	относительная магнитная проницаемость больше единицы; вещество намагничивается в направлении, параллельном вектору индукции внешнего магнитного поля;
5)	относительная магнитная проницаемость много больше единицы; вещество намагничивается в направлении, параллельном вектору индукции внешнего магнитного поля.

 

Задание 5.11
При помещении парамагнетика в стационарное магнитное поле…
Варианты ответов:
1)	у атомов индуцируются магнитные моменты; вектор намагниченности образца направлен по направлению вектора индукции внешнего магнитного поля.
2)	происходит ориентация магнитных моментов атомов; вектор намагниченности образца направлен по направлению вектора индукции внешнего магнитного поля.
3)	происходит ориентация магнитных моментов атомов; вектор намагниченности образца направлен антипараллельно вектору индукции внешнего магнитного поля.
4)	у атомов индуцируются магнитные моменты; вектор намагниченности образца антипараллелен вектору индукции внешнего магнитного поля.

 

 

Задание 5.12
На рисунке представлены графики зависимости магнитной восприимчивости от температуры для разных магнитных веществ. Укажите график соответствующий зависимости для парамагнетика график.
Варианты ответов:
1)		2)
3)

 

 

Задание 5.13
Для парамагнетика справедливы утверждения:
Варианты ответов:
1)	магнитный момент молекул в отсутствие внешнего магнитного поля отличен от нуля.
2)	парамагнетик намагничивается в направлении вектора индукции внешнего магнитного поля.
3)	магнитная восприимчивость не зависит от температуры.

 

 

Задание 5.14
Вещество является однородным изотропным диамагнетиком, если…
Варианты ответов:
1)	магнитная восприимчивость мала, вектор намагниченности образца антипараллелен вектору напряженности внешнего магнитного поля.
2)	магнитная восприимчивость мала, вектор намагниченности образца направлен в ту же сторону, что и вектор напряженности внешнего магнитного поля.
3)	магнитная восприимчивость велика, вектор намагниченности образца антипараллелен вектору напряженности внешнего магнитного поля.
4)	вещество не реагирует на наличие магнитного поля.
5)	магнитная восприимчивость велика, вектор намагниченности образца направлен в ту же сторону, что и вектор напряженности внешнего магнитного поля.

 

 

Задание 5.15
Для диамагнетика справедливы утверждения:
Варианты ответов:
1)	в отсутствие внешнего магнитного поля магнитный момент молекул равен нулю.
2)	вектор намагниченности образца диамагнетика антипараллелен вектору индукции внешнего магнитного поля.
3)	магнитная проницаемость диамагнетика обратно пропорциональна температуре.

 

 

Задание 5.16
При помещении диамагнетика в стационарное магнитное поле…
Варианты ответов:
1)	происходит ориентация магнитных моментов атомов; вектор намагниченности образца направлен по направлению вектора индукции внешнего магнитного поля.
2)	у атомов индуцируются магнитные моменты; вектор намагниченности образца направлен по направлению вектора индукции внешнего магнитного поля.
3)	происходит ориентация магнитных моментов атомов; вектор намагниченности образца антипараллелен вектору индукции внешнего магнитного поля.
4)	у атомов индуцируются магнитные моменты; вектор намагниченности образца антипараллелен вектору индукции внешнего магнитного поля.

 

 

Задание 5.17
На рисунке представлены графики зависимости магнитной восприимчивости от температуры для разных магнитных веществ. Укажите график соответствующий зависимости для диамагнетика.
Варианты ответов:
1)		2)
3)

 

 

Задание 5.18
Для ферромагнетика справедливы утверждения:
Варианты ответов:
1)	при увеличении напряженности внешнего магнитного поля намагниченность образца достигает насыщения.
2)	магнитная проницаемость зависит от напряженности внешнего магнитного поля.
3)	при отсутствии внешнего магнитного поля магнитные моменты каждого домена равны нулю.

 

 

Задание 5.19
На рисунке представлены графики зависимости модуля вектора намагниченности образца от напряженности магнитного поля . Укажите график соответствующий зависимости для ферромагнетика.
Варианты ответов:
1)		2)
3)		4)

 

Задание 5.20
На рисунке показана зависимость модуля вектора индукции магнитного поля в ферромагнетике от модуля вектора напряженности внешнего магнитного поля. Участок соответствует…
Варианты ответов:
1)	коэрцитивной силе ферромагнетика.	2)	магнитной индукции ферромагнетика.
3)	остаточной магнитной индукции ферромагнетика.	4)	остаточной намагниченности ферромагнетика.

 

 

Задание 5.21
На рисунке показана зависимость модуля вектора индукции магнитного поля в ферромагнетике от модуля вектора напряженности внешнего магнитного поля. Участок соответствует…
Варианты ответов:
1)	магнитной индукции насыщения ферромагнетика	2)	остаточной намагниченности ферромагнетика.
3)	остаточной магнитной индукции ферромагнетика.	4)	коэрцитивной силе ферромагнетика.

 

 

Задание 5.22
Температура Кюри для железа составляет С. При температуре С железо является…
Варианты ответов:
1)	ферромагнетиком	2)	парамагнетиком
3)	диамагнетиком	4)	диэлектриком

 

 

Задание 5.23
На рисунке представлены графики зависимости магнитной восприимчивости от температуры для разных магнитных веществ. Укажите график соответствующий зависимости для ферромагнетика.
Варианты ответов:
1)		2)
3)

 

 

Задание 5.24
На рисунке представлены графики зависимости модуля вектора намагниченности образца от напряженности магнитного поля . Укажите график соответствующий зависимости для парамагнетика.
Варианты ответов:
1)		2)
3)		4)

 

 

Задание 5.25
Индуцированный магнитный момент возникает во внешнем магнитном поле у атомов и молекул…
Варианты ответов:
1)	всех магнетиков	2)	парамагнетиков
3)	диамагнетиков

 

 

Задание 5.26
На рисунке показана зависимость магнитной проницаемости вещества от напряженности внешнего магнитного поля. Такая зависимость характерна для…
Варианты ответов:
1)	диамагнетика	2)	ферромагнетика
3)	любого магнетика	4)	парамагнетика

 

Задание 5.27
Вещество является ферромагнетиком, если…
Варианты ответов:
1)	магнитная проницаемость равна единице, вещество не намагничивается во внешнем магнитном поле.
2)	магнитная проницаемость меньше единицы, вещество намагничивается во внешнем магнитном поле в направлении, противоположному вектору индукции.
3)	магнитная проницаемость больше единицы, вещество намагничивается во внешнем магнитном поле в направлении, параллельном вектору магнитной индукции.
4)	магнитная проницаемость много больше единицы, вещество сильно намагничивается во внешнем магнитном поле в направлении, параллельном вектору магнитной индукции.

 

 

Задание 5.28
Магнитные домены это…
Варианты ответов:
1)	микрокристаллы, из которых состоят ферромагнитные тела (поликристаллы);
2)	микроскопические области спонтанного намагничивания;
3)	макроскопические области спонтанного намагничивания.

 

 

Задание 5.29
Температура Кюри для железа равна . При температуре железо является…
Варианты ответов:
1)	ферромагнетиком	2)	парамагнетиком
3)	диамагнетиком	4)	диэлектриком

 

 

Задание 5.30
Ферромагнетикам характерны следующие свойства:
Варианты ответов:
1)	они намагничены в отсутствие магнитного поля;
2)	для каждого ферромагнетика существует определенная температура (температура Кюри), выше которой вещество становится парамагнетиком;
3)	вектор намагниченности вещества нелинейно зависит от вектора напряженности магнитного поля .

 

 

Ответы

 

Номер задания	Номер раздела
					1, 2
					2, 3
					1, 2
			2, 4		1, 2
					1, 2
				1, 2
				1, 2
				1, 2
				1, 2
		1, 3		1, 2
	1, 3
					1, 2, 3
	1, 3

 

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

 

 

1. Волков, В.Н. Физика. В 3 т. Т. 2 / В.Н. Волков, Г.И. Рыбакова, М.Н. Шипко; Иван. гос. энерг. ун-т. – Иваново, 1993.

2. Зисман, Г.А. Курс общей физики. В 3 т. Т. 2 / Г.А. Зисман, О.М. Тодес. – М: Наука, 1974.

3. Савельев, И.В. Курс общей физики. В 3 т. Т. 2 / И.В. Савельев. – М.: Наука, 1988.

4. Иродов, И.Е. Курс физики. В 3 т. Т. 2 / И.Е. Иродов, Л.Л. Детлаф, В.М. Яворский, Л.Б. Милковская. – М.: Высш. шк., 1973 1979.

5. Иродов, И.Е. Задачи по общей физике. / И.Е. Иродов. – М.: Наука, 1979.

6. Сивухин, Д.В. Общий курс физики. В 5 т. Т. 3 / Д.В.Сивухин. – М.: Наука, 1977 – 1980.

7. Рыбакова, Г.И. Сборник задач по общему курсу физики. / Г.И. Рыбакова – М.: Высш. шк., 1981.

8. Волькенштейн, В.С. Сборник задач по общему курсу физики. / В.С.Волькенштейн, – М.: Наука, 1979.

9. Чертов, А.Г. Задачник по физике. / А.Г. Чертов, А.А. Воробьев, М.Ф. Федоров. – М.: Высш. шк., 1981.