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 -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.

 

return false">ссылка скрыта

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