Question 1

Kiek valandų viso studento darbo atitinka šio modulio 5 kreditai (pagal kursų aprašą)?

Accepted Answer

Teisingai: pagal standartinę skaičiavimo taisyklę vienas ECTS kreditas ≈ 30 valandų, todėl $5	imes 30=150$. Tai sutampa su kursų apraše nurodytu viso darbo krūviu.

Question 2

Kuris teiginys apie idealų laidininką elektrostatinėje pusiausvyroje yra teisingas?

Accepted Answer

Teisinga: idealiojo laidininko pusiausvyroje laisvieji krūviai juda tol, kol elektrinis laukas tūryje tampa $E=0$. Todėl laisvieji krūviai negali likti tūryje – jie persikelia ant paviršiaus, kas užtikrina, kad viduje laukas anuliuojamas. Šis teiginys atitinka fizikinę indukcijos sampratą ir paviršiaus sąlygą $(\mathbf{E}_{	ext{out}}-\mathbf{E}_{	ext{in}})\cdot\hat{n}=\sigma/\varepsilon_0$ su $\mathbf{E}_{	ext{in}}=0$.

Question 3

Begalinės vienalytės plokštumos, turinčios paviršinį krūvio tankį $\sigma$, elektrinio lauko dydis šalia plokštumos (vienoje pusėje) yra:

Accepted Answer

Teisinga: Gauso paviršiaus analizė (plokštuminė simetrija) parodo, kad plokštuma sukuria vienodą lauką abiem kryptimis, todėl per vieną pusę teka pusė srauto; iš to gaunamas $E=\sigma/(2\varepsilon_0)$.

Question 4

Isoliuoto įkrauto laidininko (pvz., tuščios metalinės sferos) medžiagos viduje (ne ertmėje) elektrinis laukas yra:

Accepted Answer

Teisinga: laisvieji krūviai persiskirsto taip, kad elektrinis laukas laidininko medžiagoje būtų lygus nuliui. Iš Gauso dėsnio, imant bet kokį Gaussian paviršių pilnai esantį laidininko tūryje be vidinių nemobilizuotų krūvių, gauname $Q_{	ext{įv}}=0$, todėl $\oint\mathbf{E}\cdot d\mathbf{A}=0$ ir esant simetrijai $E=0$. Fizikinis pagrindas – krūviai juda kol likęs laukas niekur nebeveikia jų judėjimo.

Question 5

Kiekvieną kartą, kai du taškiniai krūviai $q_1$ ir $q_2$ atskiirti atstumu $r$ yra surenkami iš begalybės į tą padėtį be jokių kitų jėgų, kokia yra sistemos elektrostatinė potencialinė energija (jei pasirenkame $V(\infty)=0$)? Pasirinkite teisingą išraišką.

Accepted Answer

Teisingas atsakymas: tai standartinė išraiška dviejų taškinių krūvių elektrostatinei potencialinei energijai, kai $V(\infty)=0$. Ji gaunama integruojant darbo elementą per vienetą krūvio arba naudojant porų sumavimą: reikia įdėti pirmą krūvį (nulis darbo su parinktais mato tašku), o įdedant antrą reikia atlikti darbą prieš arba kartu su lauku, lygią šiai vertei.

Question 6

Du kondensatoriai, $C_1=3\,\mu\mathrm{F}$ ir $C_2=6\,\mu\mathrm{F}$, yra sujungti nuosekliai ir prijungti prie $12\,\mathrm{V}$ šaltinio. Koks yra kiekvieno kondensatoriaus krūvis $q$?

Accepted Answer

Teisinga. Nuosekliai sujungtų kondensatorių ekvivalentinė talpa $C_{eq}=\dfrac{C_1C_2}{C_1+C_2}=\dfrac{3\cdot6}{3+6}=2\,\mu\mathrm{F}$. Tada $q=C_{eq}U=2	imes10^{-6}\cdot12=24	imes10^{-6}\,\mathrm{C}=24\,\mu\mathrm{C}$. Nuosekliame grandyje krūvis būdingai vienodas abiems.

Question 7

Tarkime, homogeniškai poliarizuota plokščia dielektrinė plokštelė turi vienodą poliarizaciją $\mathbf{P}$, nukreiptą nuo kairės į dešinę. Koks bus susietasis paviršinis krūvis $\sigma_b$ dešiniajame plokštelės paviršiuje (kur išorinis paviršiaus normalinis vektorius $\hat{n}$ nukreiptas į dešinę)?

Accepted Answer

Teisingas. Susietasis paviršinis krūvis apskaičiuojamas kaip $\sigma_b=\mathbf{P}\cdot\hat{n}$. Jei $\mathbf{P}$ nukreiptas į dešinę ir $\hat{n}$ taip pat į dešinę, skaliarinė sandauga duoda teigiamą reikšmę lygų $P$ (projekcijai).

Question 8

Kuris teiginys geriausiai aprašo santykį tarp srovės tankio $\mathbf{j}$ ir elektrinio lauko $\mathbf{E}$ metale pastovia srove (klasikinėje, linijinėje aproksimacijoje)?

Accepted Answer

Teisinga: tai standartinė makroskopinė forma Ohmo dėsniui materialioje (linearioje, isotropinėje) terpėje stacionariame režime. Čia $\sigma$ yra savitasis laidumas; šis reiškinys išplaukia iš mikroskopinių modelių (pvz., Drudės) esant proporcingam dreifo greičiui laukui.

Question 9

Kaip priklauso intrinis krūvininkų tankis $n_i$ nuo juostos pločio $E_g$ esant fiksuotai temperatūrai $T$?

Accepted Answer

Teisingas atsakymas. Išraiška kyla iš $n_i=\sqrt{N_cN_v}\exp\left(-\dfrac{E_g}{2k_B T}\right)$ — poros sukuria vieną elektroną ir vieną skylę, todėl eksponentas turi $1/2$ faktorių prieš $E_g$.

Question 10

Kurie veiksniai pagal Paschen teisę lemia izoliacijos priežastį išlydžio įtampai $V_b$?

Accepted Answer

Teisinga: Paschen teisė rodo, kad $V_b$ funkcija priklauso nuo produkto $p d$ ir empirinių konstantų $A,B$, bei nuo antrinės emisijos $\gamma$; tai aiškiai matyti formulėje $V_b=\dfrac{B p d}{\ln(A p d)-\ln(\ln(1+1/\gamma))}$.

Kiti populiarūs konspektai

Matematinės Fizikos Lygtys

Elektrodinamika

Atomo ir Branduolio Fizika