Przejdź do treściPrzejdź do informacji o dostępnościMenu skrótów klawiszowych
Logo OpenStax

Menu
Spis treści
  1. Przedmowa
  2. Termodynamika
    1. 1 Temperatura i ciepło
      1. Wstęp
      2. 1.1 Temperatura i równowaga termiczna
      3. 1.2 Termometry i skale temperatur
      4. 1.3 Rozszerzalność cieplna
      5. 1.4 Przekazywanie ciepła, ciepło właściwe i kalorymetria
      6. 1.5 Przemiany fazowe
      7. 1.6 Mechanizmy przekazywania ciepła
      8. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    2. 2 Kinetyczna teoria gazów
      1. Wstęp
      2. 2.1 Model cząsteczkowy gazu doskonałego
      3. 2.2 Ciśnienie, temperatura i średnia prędkość kwadratowa cząsteczek
      4. 2.3 Ciepło właściwe i zasada ekwipartycji energii
      5. 2.4 Rozkład prędkości cząsteczek gazu doskonałego
      6. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    3. 3 Pierwsza zasada termodynamiki
      1. Wstęp
      2. 3.1 Układy termodynamiczne
      3. 3.2 Praca, ciepło i energia wewnętrzna
      4. 3.3 Pierwsza zasada termodynamiki
      5. 3.4 Procesy termodynamiczne
      6. 3.5 Pojemność cieplna gazu doskonałego
      7. 3.6 Proces adiabatyczny gazu doskonałego
      8. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    4. 4 Druga zasada termodynamiki
      1. Wstęp
      2. 4.1 Procesy odwracalne i nieodwracalne
      3. 4.2 Silniki cieplne
      4. 4.3 Chłodziarki i pompy ciepła
      5. 4.4 Sformułowania drugiej zasady termodynamiki
      6. 4.5 Cykl Carnota
      7. 4.6 Entropia
      8. 4.7 Entropia w skali mikroskopowej
      9. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
  3. Elektryczność i magnetyzm
    1. 5 Ładunki i pola elektryczne
      1. Wstęp
      2. 5.1 Ładunek elektryczny
      3. 5.2 Przewodniki, izolatory i elektryzowanie przez indukcję
      4. 5.3 Prawo Coulomba
      5. 5.4 Pole elektryczne
      6. 5.5 Wyznaczanie natężenia pola elektrycznego rozkładu ładunków
      7. 5.6 Linie pola elektrycznego
      8. 5.7 Dipole elektryczne
      9. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
    2. 6 Prawo Gaussa
      1. Wstęp
      2. 6.1 Strumień pola elektrycznego
      3. 6.2 Wyjaśnienie prawa Gaussa
      4. 6.3 Stosowanie prawa Gaussa
      5. 6.4 Przewodniki w stanie równowagi elektrostatycznej
      6. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    3. 7 Potencjał elektryczny
      1. Wstęp
      2. 7.1 Elektryczna energia potencjalna
      3. 7.2 Potencjał elektryczny i różnica potencjałów
      4. 7.3 Obliczanie potencjału elektrycznego
      5. 7.4 Obliczanie natężenia na podstawie potencjału
      6. 7.5 Powierzchnie ekwipotencjalne i przewodniki
      7. 7.6 Zastosowanie elektrostatyki
      8. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    4. 8 Pojemność elektryczna
      1. Wstęp
      2. 8.1 Kondensatory i pojemność elektryczna
      3. 8.2 Łączenie szeregowe i równoległe kondensatorów
      4. 8.3 Energia zgromadzona w kondensatorze
      5. 8.4 Kondensator z dielektrykiem
      6. 8.5 Mikroskopowy model dielektryka
      7. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    5. 9 Prąd i rezystancja
      1. Wstęp
      2. 9.1 Prąd elektryczny
      3. 9.2 Model przewodnictwa w metalach
      4. 9.3 Rezystywność i rezystancja
      5. 9.4 Prawo Ohma
      6. 9.5 Energia i moc elektryczna
      7. 9.6 Nadprzewodniki
      8. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    6. 10 Obwody prądu stałego
      1. Wstęp
      2. 10.1 Siła elektromotoryczna
      3. 10.2 Oporniki połączone szeregowo i równolegle
      4. 10.3 Prawa Kirchhoffa
      5. 10.4 Elektryczne przyrządy pomiarowe
      6. 10.5 Obwody RC
      7. 10.6 Instalacja elektryczna w domu i bezpieczeństwo elektryczne
      8. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    7. 11 Siła i pole magnetyczne
      1. Wstęp
      2. 11.1 Odkrywanie magnetyzmu
      3. 11.2 Pola magnetyczne i ich linie
      4. 11.3 Ruch cząstki naładowanej w polu magnetycznym
      5. 11.4 Siła magnetyczna działająca na przewodnik z prądem
      6. 11.5 Wypadkowa sił i moment sił działających na pętlę z prądem
      7. 11.6 Efekt Halla
      8. 11.7 Zastosowania sił i pól magnetycznych
      9. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    8. 12 Źródła pola magnetycznego
      1. Wstęp
      2. 12.1 Prawo Biota-Savarta
      3. 12.2 Pole magnetyczne cienkiego, prostoliniowego przewodu z prądem
      4. 12.3 Oddziaływanie magnetyczne dwóch równoległych przewodów z prądem
      5. 12.4 Pole magnetyczne pętli z prądem
      6. 12.5 Prawo Ampère’a
      7. 12.6 Solenoidy i toroidy
      8. 12.7 Magnetyzm materii
      9. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    9. 13 Indukcja elektromagnetyczna
      1. Wstęp
      2. 13.1 Prawo Faradaya
      3. 13.2 Reguła Lenza
      4. 13.3 Siła elektromotoryczna wywołana ruchem
      5. 13.4 Indukowane pola elektryczne
      6. 13.5 Prądy wirowe
      7. 13.6 Generatory elektryczne i siła przeciwelektromotoryczna
      8. 13.7 Zastosowania indukcji elektromagnetycznej
      9. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    10. 14 Indukcyjność
      1. Wstęp
      2. 14.1 Indukcyjność wzajemna
      3. 14.2 Samoindukcja i cewki indukcyjne
      4. 14.3 Energia magazynowana w polu magnetycznym
      5. 14.4 Obwody RL
      6. 14.5 Oscylacje obwodów LC
      7. 14.6 Obwody RLC
      8. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    11. 15 Obwody prądu zmiennego
      1. Wstęp
      2. 15.1 Źródła prądu zmiennego
      3. 15.2 Proste obwody prądu zmiennego
      4. 15.3 Obwody szeregowe RLC prądu zmiennego
      5. 15.4 Moc w obwodzie prądu zmiennego
      6. 15.5 Rezonans w obwodzie prądu zmiennego
      7. 15.6 Transformatory
      8. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    12. 16 Fale elektromagnetyczne
      1. Wstęp
      2. 16.1 Równania Maxwella i fale elektromagnetyczne
      3. 16.2 Płaskie fale elektromagnetyczne
      4. 16.3 Energia niesiona przez fale elektromagnetyczne
      5. 16.4 Pęd i ciśnienie promieniowania elektromagnetycznego
      6. 16.5 Widmo promieniowania elektromagnetycznego
      7. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
  4. A Jednostki
  5. B Przeliczanie jednostek
  6. C Najważniejsze stałe fizyczne
  7. D Dane astronomiczne
  8. E Wzory matematyczne
  9. F Układ okresowy pierwiastków
  10. G Alfabet grecki
  11. Rozwiązania zadań
    1. Rozdział 1
    2. Rozdział 2
    3. Rozdział 3
    4. Rozdział 4
    5. Rozdział 5
    6. Rozdział 6
    7. Rozdział 7
    8. Rozdział 8
    9. Rozdział 9
    10. Rozdział 10
    11. Rozdział 11
    12. Rozdział 12
    13. Rozdział 13
    14. Rozdział 14
    15. Rozdział 15
    16. Rozdział 16
  12. Skorowidz nazwisk
  13. Skorowidz rzeczowy
  14. Skorowidz terminów obcojęzycznych

Sprawdź, czy rozumiesz

11.1

a. 0 N 0N; b. 2,4 10 14 N k ̂ 2,4 10 14 N k ̂ ; c. 2,4 10 14 N j ̂ 2,4 10 14 N j ̂ ; d. 7,2 10 15 N j ̂ + 2,2 10 15 N k ̂ 7,2 10 15 N j ̂ + 2,2 10 15 N k ̂ .

11.2

a. 9,6 10 12 N 9,6 10 12 N zwrócona na południe; b. FgF=1,710-15FgF=1,710-15 F_{\text{g}} / F = \num{1,7e-15}.

11.3

a. Wygina się do góry; b. Wygnie się w dół.

11.4

a. Równolegle lub antyrównolegle; b. Prostopadle.

11.5

a. 1,1 T 1,1T; b. 1,6 T 1,6T.

11.6

0,32 m 0,32m.

Pytania

1.

Oba zależą od pól. Siła elektryczna zależy od ładunku, a siła magnetyczna od prądu lub inaczej – od tempa przepływu ładunku.

3.

Wartości sił magnetycznych działających na proton i elektron są takie same, skoro obie cząstki mają taki sam ładunek elektryczny. Ich zwroty są jednak przeciwne. Przyspieszenia są przeciwnie zwrócone, ale elektron ma większe przyspieszenie niż proton ze względu na mniejszą masę.

5.

Pole magnetyczne musi być skierowane równolegle do prędkości, zwrócone tak samo lub przeciwnie.

7.

Kompas ustawia się w kierunku północnego bieguna elektromagnesu.

9.

Prędkość i pole magnetyczne mogą być wybrane w dowolnych kierunkach. Jeżeli występuje siła, prędkość jest prostopadła do niej. Pole magnetyczne jest także prostopadłe do siły, jeżeli ta występuje.

11.

Siła działająca na drut jest wywierana przez zewnętrzne pole magnetyczne wytworzone przez inny drut lub magnes.

13.

W słabych przewodnikach koncentracja nośników ładunku n n jest niższa, co jest związane z wyższym napięciem Halla, zgodnie ze wzorem wyrażającym efekt Halla. W dobrych przewodnikach koncentracja nośników ładunku jest wyższa, zatem napięcie Halla – niższe.

Zadania

15.

a. W lewo; b. Za płaszczyznę rysunku; c. W górę; d. Brak siły; e. W prawo; f. W dół.

17.

a. W prawo; b. Za płaszczyznę rysunku; c. W dół.

19.

a. Za płaszczyznę rysunku; b. W lewo; c. Od płaszczyzny rysunku.

21.

a. 2,64 10 8 N 2,64 10 8 N; b. Siła jest bardzo mała, co oznacza, że wpływ statycznych ładunków na samoloty jest pomijalny.

23.

10,1 ° 10,1°, 169,9 ° 169,9°.

25.

4,27 m 4,27m.

27.

a. 4,8 10 19 C 4,8 10 19 C; b. 3 3; c. Stosunek ten powinien być liczbą całkowitą, ponieważ ładunki są wielokrotnościami ładunku elektronu. Nie istnieją ładunki swobodne, których wartości byłyby mniejsze od tego ładunku elementarnego.

29.

a. 4,09 10 3 m s 4,09 10 3 m s ; b. 7,83 10 3 m 7,83 10 3 m; c. 1,75 10 5 m s 1,75 10 5 m s , stąd 1,83 10 2 m 1,83 10 2 m; d. 4,27 m 4,27m.

31.

a. 1,8 10 7 m s 1,8 10 7 m s ; b. 6,8 10 6 eV 6,8 10 6 eV; c. 6,8 10 6 V 6,8 10 6 V.

33.

a. W lewo; b. Do płaszczyzny rysunku; c. W górę; d. Brak siły; e. W prawo; f. W dół.

35.

a. Do płaszczyzny rysunku; b. W lewo; c. Od płaszczyzny rysunku.

37.

a. 2,5 N 2,5N; b. Oznacza to, że przewody zasilające linię superszybkiej kolei muszą być zakotwiczone (zamocowane na całej długości), żeby nie przemieszczały się pod wpływem siły wywołanej przez ziemskie pole magnetyczne.

39.

a. M = N I S B M= N I S B , więc M M maleje o 5 % 5%, gdy B B maleje o 5 % 5%; b. Zwiększyć o 5,26 % 5,26%.

41.

10 A 10A.

43.

A m 2 T = A m 2 N A m = N m A m 2 T = A m 2 N A m = N m \si{\ampere\metre\squared} \cdot \si{\tesla} = \si{\ampere\metre\squared} \cdot \frac{\si{\newton}}{\si{\ampere\metre}} = \si{\newton\metre} .

45.

3,48 10 26 N m 3,48 10 26 N m .

47.

0,666 N m 0,666 N m .

49.

5,8 10 7 V 5,8 10 7 V.

51.

4,8 10 7 C kg 4,8 10 7 C kg .

53.

a. 4,4 10 8 s 4,4 10 8 s; b. 0,21 m 0,21m.

55.

a. 1,92 10 12 J 1,92 10 12 J; b. 12 MeV 12MeV; c. 12 MeV 12MeV; d. 52 ns 52ns; e. 1,92 10 12 J 1,92 10 12 J, 12 MeV 12MeV, 12 MeV 12MeV, 104 ns 104ns.

57.

a. 2,5 10 2 m 2,5 10 2 m; b. Zdecydowanie tak; odległość 2,5 cm 2,5cm pomiędzy trajektoriami jest wystarczająco duża do oddzielenia 235U od 238U.

Zadania dodatkowe

59.

7,2 10 15 N j ̂ 7,2 10 15 N j ̂ .

61.

9,8 10 5 T j ̂ 9,8 10 5 T j ̂ ; siły magnetyczna i grawitacyjna muszą się wzajemnie równoważyć, aby była utrzymywana równowaga dynamiczna.

63.

1,13 10 3 T 1,13 10 3 T.

65.

1,6 10 5 V m i ̂ 1,4 10 5 V m j ̂ 1,1 10 5 V m k ̂ 1,6 10 5 V m i ̂ 1,4 10 5 V m j ̂ 1,1 10 5 V m k ̂ .

67.

a. Ruch po okręgu, w płaszczyźnie kierunków poziomego i pionowego; b. 1,61 10 14 N j ̂ 0,58 10 14 N k ̂ 1,61 10 14 N j ̂ 0,58 10 14 N k ̂ .

69.

Masa protonu jest większa od masy elektronu, dlatego promień i okres orbity protonu są większe.

71.

1,3 10 25 kg 1,3 10 25 kg.

73.

1:0, 707:1.

75.

1 4 14.

77.

a. 2,3 10 4 m 2,3 10 4 m; b. 1,37 10 4 T 1,37 10 4 T.

79.

a. 30 ° 30°; b. 4,8 N 4,8N.

81.

a. 0,283 N 0,283N; b. 0,4 N 0,4N; c. 0 N 0N; d. 0 N 0N.

83.

0 N 0N, 0,01 N m 0,01 N m .

85.

a. 0,31 A m 2 0,31 A m 2 ; b. 0,16 N m 0,16 N m .

87.

0,024 A m 2 0,024 A m 2 .

89.

a. 0,16 A m 2 0,16 A m 2 ; b. 0,016 N m 0,016 N m ; c. 0,028 J 0,028J.

91.

Z definicji magnetycznego momentu dipolowego otrzymujemy μ = I S = Δ Q Δ t S = e T π r 2 = e 2 π r v π r 2 = e v r 2 μ = I S = Δ Q Δ t S = e T π r 2 = e 2 π r v π r 2 = e v r 2 \mu = I\cdot S = \prefop{\Delta} Q / \prefop{\Delta} t \cdot S = e/T \cdot \pi r^2 = e / (2\pi r / v) \cdot \pi r^2 = evr/2 . Z kolei moment pędu równy jest L = r × p L = r p = r m v L = r × p L = r p = r m v \vec{L} = \vec{r} \times \vec{p} \implies L = rp = rmv . Otrzymujemy zatem μ L = e v r 2 r m v = e 2 m μ L = e v r 2 r m v = e 2 m \mu / L = (evr/2)/(rmv) = e/(2m) .

93.

4,65 10 7 V 4,65 10 7 V.

95.

Ponieważ U = B l v d U= B l v d , gdzie długość jest dwukrotnością promienia, l = 2 r l= 2 r , I = n q S v d I= n q S v d , v d = I n q S = I n q π r 2 v d = I n q S = I n q π r 2 , zatem U = B 2 r I n q π r 2 = 2 I B n q π r 1 r 1 d U = B 2 r I n q π r 2 = 2 I B n q π r 1 r 1 d . Napięcie Halla jest odwrotnie proporcjonalne do średnicy drutu.

97.

6,92 10 7 m s 6,92 10 7 m s , 0,602 m 0,602m.

99.

a. 2,4 10 19 C 2,4 10 19 C; b. Niecałkowita wielokrotność e e; c. Należy założyć, że wszystkie ładunki są wielokrotnościami e e.

101.

a. B = 5 T B= 5 T ; b. Bardzo duży magnes; c. Zastosowanie bardzo wysokiego napięcia.

Zadania trudniejsze

103.

R = m v sin θ q B R= m v sin θ q B , p = 2 π m e B v cos θ p= 2 π m e B v cos θ .

105.

I a L 2 2 I a L 2 2.

107.

m = q B 0 2 x 2 8 U przysp m= q B 0 2 x 2 8 U przysp .

109.

0,01 N 0,01N.

Cytowanie i udostępnianie

Chcesz zacytować, udostępnić albo zmodyfikować treść tej książki? Została ona wydana na licencji Creative Commons Attribution License , która wymaga od Ciebie uznania autorstwa OpenStax.

Cytowanie i udostępnienia
  • Jeśli rozpowszechniasz tę książkę w formie drukowanej, umieść na każdej jej kartce informację:
    Treści dostępne za darmo na https://openstax.org/books/fizyka-dla-szk%C3%B3%C5%82-wy%C5%BCszych-tom-2/pages/1-wstep
  • Jeśli rozpowszechniasz całą książkę lub jej fragment w formacie cyfrowym, na każdym widoku strony umieść informację:
    Treści dostępne za darmo na https://openstax.org/books/fizyka-dla-szk%C3%B3%C5%82-wy%C5%BCszych-tom-2/pages/1-wstep
Cytowanie

© 2 mar 2022 OpenStax. Treść książki została wytworzona przez OpenStax na licencji Creative Commons Attribution License . Nazwa OpenStax, logo OpenStax, okładki OpenStax, nazwa OpenStax CNX oraz OpenStax CNX logo nie podlegają licencji Creative Commons i wykorzystanie ich jest dozwolone wyłącznie na mocy uprzedniego pisemnego upoważnienia przez Rice University.