* sisukord * *

11. loeng -- Elektriväli ja magnetväli -- Ülesanded


  1. Küsimused

    1. Millisteks alalõikudeks jaguneb elektriõpetus?

    2. Mis on "staatiline elekter"? Kuidas ta tekib?

    3. Miks on vaja "kaht liiki elektrit"?

    4. Pange kirja Coulomb'i seadus - nii sõnaliselt kui valemiga.

    5. Pange kirja Coulomb'i seaduse vektorkuju ja seletage, kuidas see eristab samanimeliste laengute tõukumist erinimeliste laengute tõmbumisest.

    6. Kas kulon on suur või väike laeng? Võrrelge massiühiku - kilogrammiga.

    7. Millised suurused kirjeldavad elektrivälja? Andke definitsioonid.

    8. Kuidas kujuneb gradiendivektor (suund, suurus, koordinaadid)?

    9. Kas oskate tõestada Gaussi teoreemi? Vihje: proovige avaldada voog läbi pinnatüki sellele tükile toetuva ruuminurga abil.

    10. Miks muudavad ained elektrivälja tugevust?

    11. Kuidas jagunevad ained elektrijuhtivuse järgi?

    12. Mis eristab pooljuhte "päris" juhtidest?

    13. Tõestage (loogiliselt) elektriväljas oleva juhi kohta käivad laused.

    14. Mis on "mahtuvus"?

    15. Kirjeldage elektrivälja vastasmõju dielektrikuga.

    16. Mida tähendab "dielektriku polarisatsioon"?

    17. Mis on dielektriku "läbilöök"?

    18. Kuidas avaldub magnetism looduses?

    19. Mille poolest erineb magnetväli elektriväljast?

    20. Mis juhtub, kui püsimagnet pooleks saagida?

    21. Milline loengus esitatud katse näitab magnetvälja jõujoonte kinnisust?

    22. Kuidas jagunevad ained nende käitumise järgi magnetväljas?

    23. Mis on dia-, para- ja ferromagnetism?

    24. Mis on "Curie' punkt"?


  2. Kooliülesanded (TÜ kogust)

    1. Et saada ettekujutust laengu 1 kulon suurusest, arvutada jõud, millega tõukuvad kaks samanimelist ning 1C laenguga kera, kui nende tsentrite vaheline kaugus on 1 km.

    2. Rutherfordi teooria järgi tiirleb elektron vesiniku aatomis ümber prootoni mööda ringorbiiti. Milline peab olema elektroni kiirus, kui tema orbiidi raadius on $5.3\cdot 10^{-9}$cm?
      Prootoni laeng on $q_e\equiv e=+1.6\cdot 10^{-19}$C, elektroni oma sama suur, kuid vastasmärgiline.

    3. Kaks ühesugust 0.1 g massiga kuulikest ripuvad kumbki 10 cm pikkuse niidi otsas. Niidid on kinnitatud ühte punkti. Saanud võrdsed laengud, tõukuvad kuulikesed nii, et nende niitide vaheline nurk on 60 kraadi. Määrata kuulikeste laengud. (Lahendada CGSE-üsteemis.)

    4. Lahendage viimane ülesanne ka SI-süsteemis ja leidke, mitu laenguühikut võrdub ühe kuloniga.


  3. Elektriväli vektorväljana

    1. Leidke punktis koordinaatidega (4,-2,7) asuvale 200$\mu C$ suurusele laengule mõjuva jõu vektorvalem, kui välja tekitab koordinaatide alguspunktis (0,0,0) asuv punktlaeng -8mC.

    2. Leidke elektrivälja tugevus (anda vektorvalem!) punktis (0,5,-2), kui välja allikaks on punktis (-1,1,4) asuv punktlaeng +12mC.

    3. Leidke elektrivälja tugevus (vektorvalem) punktis (-2,0,0), kui välja tekitavad kolm punktlaengut q1 = -0.4mC koordinaatidega (4,0,-2), q2 = -0.05mC koordinaatidega (-2,0,3) ja q3 = -2mC koordinaatidega (0,0,7).

    4. Millise tugevusega välja tekitaks punktis (2,2,0) ühtlaselt laetud sirge varras kogulaenguga 15 mC, mille üks ots asub koordinaatide alguspunktis ja teine punktis (0,2,0)?
      Vihje: jagage varras lõpmata lühikesteks juppideks ja integreerige!


  4. Potentsiaal

    1. Tuletage potentsiaalivälja valemid eelmise punkti ülesannetes antud laengujaotuste tarbeks.


  5. Väljatugevus kui potentsiaali gradient.

    1. Potentsiaaliväli on antud valemiga $\varphi=8x^2-4yz$. Leidke sellele potentsiaalile vastava elektrivälja vektorvõrrand.

    2. Leidke elektriväli, mille potentsiaal avaldub valemiga $\varphi=6\ln{x\over y}$.


NB! ülesanded magnetvälja kohta tulevad järgmistes loengutes!