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 -й 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 -й 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 среды с диэлектрической восприимчивостью среды
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 среды.
где – магнитная восприимчивость среды.
Для диамагнитных веществ (инертные газы, медь, золото серебро)
Для парамагнитных веществ (щелочные металлы, )
Задание 5.1
|
Какие физические процессы происходят в полярном диэлектрике при помещении его 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 вещества; вектор поляризации образца совпадает по направлению с вектором напряженности внешнего электрического поля.
|
3)
| Происходит ориентация электрических дипольных моментов молекул вещества; 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 5.2
|
Какие из приведенных утверждений верны для неполярного диэлектрика?
|
Варианты ответов:
|
1)
| Дипольные моменты молекул диэлектрика в отсутствие внешнего электрического поля равны нулю.
|
2)
| Поляризованность диэлектрика прямо пропорциональна напряженности внешнего электрического поля.
|
3)
| Диэлектрическая восприимчивость диэлектрика обратно пропорциональна температуре.
|
Задание 5.3
|
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 5.4
|
Какие из приведенных утверждений верны для полярного диэлектрика?
|
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 при увеличении температуры уменьшается.
|
Задание 5.5
|
На рисунке представлены графики зависимости диэлектрической восприимчивости æ от температуры. Укажите график соответствующий зависимости æ(Т) для полярных диэлектриков.
|
|
Варианты ответов:
|
1)
|
| 2)
|
|
3)
|
|
|
|
| | | | |
Задание 5.6
|
Какие из приведенных утверждений верны для сегнетоэлектрика?
|
Варианты ответов:
|
1)
| В определенном температурном интервале имеет место самопроизвольная поляризация сегнетоэлектрика 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
|
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 5.8
|
На рисунке представлены графики зависимости модуля вектора поляризации образца диэлектрика от модуля напряженности электрического поля . Укажите график, соответствующий зависимости , для сегнетоэлектриков.
|
|
Варианты ответов:
|
1)
|
| 2)
|
|
3)
|
| 4)
|
|
| | | | |
Задание 5.9
|
На рисунке представлены графики зависимости диэлектрической восприимчивости æ от температуры. Укажите график соответствующий зависимости æ(Т) для сегнетоэлектриков.
|
|
Варианты ответов:
|
1)
|
| 2)
|
|
3)
|
| 4)
|
|
| | | | |
Задание 5.10
|
Какие из приведенных утверждений верны для парамагнетика?
|
Варианты ответов:
|
1)
| Домены парамагнетика переориентируются во внешнем магнитном поле.
|
2)
| Относительная магнитная проницаемость равна единице; вещество не намагничивается во внешнем магнитном поле.
|
3)
| Относительная магнитная проницаемость парамагнетика меньше единицы; вектор намагничивания направлен противоположно вектору индукции внешнего магнитного поля.
|
4)
| Относительная магнитная проницаемость парамагнетика больше единицы; вектор намагничивания направлен в ту же сторону, что и вектор индукции внешнего магнитного поля.
|
5)
| Относительная магнитная проницаемость парамагнетика много больше единицы; вектор намагничивания направлен в ту же сторону, что и вектор индукции внешнего магнитного поля.
|
Задание 5.11
|
Какие физические процессы происходят при помещении парамагнетика в стационарное магнитное поле?
|
Варианты ответов:
|
1)
| У атомов индуцируются магнитные моменты; вектор намагниченности образца направлен в ту же сторону, что и вектор индукции внешнего магнитного поля.
|
2)
| Происходит ориентация магнитных моментов атомов; вектор намагниченности образца направлен в ту же сторону, что и вектор 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.
|
|
Варианты ответов:
|
1)
|
| 2)
|
|
3)
|
|
|
|
| | | | |
Задание 5.13
|
Какие из приведенных утверждений верны для парамагнетика?
|
Варианты ответов:
|
1)
| Магнитный момент молекул парамагнетика в отсутствие внешнего магнитного поля отличен от нуля.
|
2)
| Вектор намагничивания образца парамагнетика направлен в ту же сторону, что и вектор индукции внешнего магнитного поля.
|
3)
| Магнитная восприимчивость парамагнетика не зависит от температуры.
|
Задание 5.14
|
Какие из приведенных утверждений верны для диамагнетика?
|
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
|
Какие из приведенных утверждений верны для диамагнетика?
|
Варианты ответов:
|
1)
| В отсутствие внешнего магнитного поля магнитный момент молекул диамагнетика равен нулю.
|
2)
| Вектор намагниченности образца диамагнетика антипараллелен вектору индукции внешнего магнитного поля.
|
3)
| Относительная магнитная проницаемость диамагнетика при увеличении температуры уменьшается.
|
Задание 5.16
|
Какие физические процессы происходят при помещении диамагнетика в стационарное магнитное поле?
|
Варианты ответов:
|
1)
| Происходит ориентация магнитных моментов атомов диамагнетика; вектор намагниченности образца направлен в ту же сторону, что и вектор индукции внешнего магнитного поля.
|
2)
| У атомов индуцируются магнитные моменты; вектор намагниченности образца направлен в ту же сторону, что и вектор индукции внешнего магнитного поля.
|
3)
| Происходит ориентация магнитных моментов атомов; вектор намагниченности образца антипараллелен вектору индукции внешнего магнитного поля.
|
4)
| У атомов диамагнетика 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
|
Какие из приведенных утверждений верны для ферромагнетика?
|
Варианты ответов:
|
1)
| При увеличении напряженности внешнего магнитного поля намагниченность образца ферромагнетика достигает насыщения.
|
2)
| Магнитная проницаемость ферромагнетика зависит от напряженности внешнего магнитного поля.
|
3)
| При отсутствии внешнего магнитного поля магнитный момент домена равен 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. Какую физическую характеристику ферромагнетика определяет отрезок ОС?
|
|
Варианты ответов:
|
1)
| Коэрцитивную силу ферромагнетика.
| 2)
| Магнитную индукцию ферромагнетика.
|
3)
| Остаточную магнитную индукцию ферромагнетика.
| 4)
| Остаточную намагниченность ферромагнетика.
|
| | | | |
Задание 5.21
|
На рисунке показана зависимость модуля вектора индукции магнитного поля в ферромагнетике от модуля вектора напряженности внешнего магнитного поля. Какую физическую характеристику ферромагнетика определяет отрезок ОС?
|
|
Варианты ответов:
|
1)
| Магнитную индукцию насыщения ферромагнетика.
| 2)
| Остаточную намагниченность ферромагнетика.
|
3)
| Остаточную магнитную индукцию ферромагнетика.
| 4)
| Коэрцитивную силу ферромагнетика.
|
Задание 5.22
|
Температура Кюри для железа составляет С. Свойствами какого магнетика обладает образец железа при температуре С?
|
Варианты ответов:
|
1)
| Образец железа является ферромагнетиком.
| 2)
| Образец железа является парамагнетиком.
|
3)
| Образец железа является диамагнетиком.
| 4)
| Образец железа является 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
|
В каких веществах внешнее магнитное поле индуцирует магнитный момент атомов и молекул?
|
Варианты ответов:
|
1)
| Во всех магнетиках внешнее магнитное поле индуцирует магнитный момент атомов и молекул.
|
2)
| Только в парамагнетиках внешнее магнитное поле индуцирует магнитный момент атомов и молекул.
|
3)
| Только в диамагнетиках внешнее магнитное поле индуцирует магнитный момент атомов и молекул.
|
4)
| Только в ферромагнетиках внешнее магнитное поле индуцирует магнитный момент атомов и молекул.
|
Задание 5.26
|
На рисунке показана зависимость относительной магнитной проницаемости вещества от напряженности внешнего магнитного поля. Для каких веществ характерна такая зависимость ?
|
|
Варианты ответов:
|
1)
| Такая зависимость характерна только для диамагнетиков.
| 2)
| Такая зависимость характерна только для ферромагнетиков.
|
3)
| Такая зависимость характерна для любого магнетика.
| 4)
| Такая зависимость характерна только для парамагнетиков.
|
| | | | |
Задание 5.27
|
Какие из приведенных утверждений верны для ферромагнетика?
|
Варианты ответов:
|
1)
| Относительная магнитная проницаемость ферромагнетика равна единице; образец ферромагнетика не намагничивается во внешнем магнитном поле.
|
2)
| Относительная магнитная проницаемость ферромагнетика меньше единицы; образец ферромагнетика намагничивается во внешнем магнитном поле в направлении, противоположном вектору индукции.
|
3)
| Относительная магнитная проницаемость ферромагнетика больше единицы; образец ферромагнетика намагничивается во внешнем магнитном поле в направлении, параллельном вектору магнитной индукции.
|
4)
| Относительная магнитная проницаемость ферромагнетика много больше единицы; образец ферромагнетика сильно намагничивается во внешнем магнитном поле в направлении, параллельном вектору магнитной индукции.
|
Задание 5.28
|
Дайте определение магнитным доменам ферромагнетика.
|
Варианты ответов:
|
1)
| Магнитные домены – это микрокристаллы, из которых состоят ферромагнитные тела (поликристаллы).
|
2)
| Магнитные домены – это микроскопические области ферромагнетика спонтанно намагниченные.
|
3)
| Магнитные домены – это макроскопические области ферромагнетика спонтанно намагниченные.
|
Задание 5.29
|
Температура Кюри для железа равна . Свойствами какого магнетика обладает образец железа при температуре .
|
Варианты ответов:
|
1)
| Образец железа является ферромагнетиком.
| 2)
| Образец железа является парамагнетиком.
|
3)
| Образец железа является диамагнетиком.
| 4)
| Образец железа является диэлектриком.
|
Задание 5.30
|
Какие из приведенных утверждений верны для ферромагнетика?
|
Варианты ответов:
|
1)
| Ферромагнетик намагничен в отсутствии магнитного поля;
|
2)
| Для каждого ферромагнетика существует определенная температура (температура Кюри), выше которой вещество становится парамагнетиком;
|
3)
| Вектор намагниченности ферромагнетика нелинейно зависит от вектора напряженности магнитного поля .
|
Задание 5.31
|
В каком веществе наблюдается явление электрического гистерезиса?
|
Варианты ответов:
|
1)
| Электрический гистерезис наблюдается в диэлектриках.
| 2)
| Электрический гистерезис наблюдается в полярных изотропных диэлектриках.
|
3)
| Электрический гистерезис наблюдается в ферромагнетиках.
| 4)
| Электрический гистерезис наблюдается в сегнетоэлектриках.
|
Задание 5.32
|
Электростатическое поле переходит через границу двух однородных изотропных диэлектриков. Как изменяются компоненты и вектора напряженности электрического поля?
|
Варианты ответов:
|
1)
|
| 2)
|
|
3)
|
| 4)
|
|
Задание 5.33
|
Электростатическое поле переходит через границу двух однородных изотропных диэлектриков. Как изменяются компоненты вектора индукции электрического поля и ? Сторонние заряды на границе раздела отсутствуют.
|
Варианты ответов:
|
1)
|
| 2)
|
|
3)
|
| 4)
|
|
Задание 5.34
|
Магнитное поле переходит через границу двух однородных изотропных магнетиков. Как изменяются компоненты вектора магнитной индукции и ? На границе раздела магнетиков тока проводимости нет.
|
Варианты ответов:
|
1)
|
| 2)
|
|
3)
|
| 4)
|
|
Задание 5.35
|
Магнитное поле переходит через границу двух однородных изотропных магнетиков. На границе раздела магнетиков тока проводимости нет. Как изменяются компоненты вектора напряженности магнитного поля и ?
|
Варианты ответов:
|
1)
|
| 2)
|
|
3)
|
| 4)
|
|
Задание 5.36
|
Бесконечный однородный изотропный диэлектрик с относительной диэлектрической проницаемостью находится в электрическом поле. Как изменится вектор напряженности электрического поля внутри диэлектрика?
|
Варианты ответов:
|
1)
| Вектор не изменится.
| 2)
| .
|
3)
| Модуль вектора увеличится в раз.
| 4)
| Модуль вектора уменьшится в раз
|
Задание 5.37
|
Какие физические процессы происходят в неполярном диэлектрике, если его внести в электрическое поле?
|
Варианты ответов:
|
1)
| Возникнет пьезоэлектрический эффект.
| 2)
| У молекул возникнут дипольные моменты, ориентированные в направлении, противоположном направлению вектора напряженности внешнего электрического поля.
|
3)
| Диполи молекул будут ориентироваться по направлению вектора напряженности внешнего электрического поля.
| 4)
| У молекул возникнут индуцированные дипольные моменты, ориентированные по направлению вектора напряженности внешнего электрического поля.
|
5)
| Внутри диэлектрика никаких физических процессов происходить не будет.
|
|
|