Физика : электричество и магнетизм. Оптика. Ч. 2.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ  
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ  
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС» 

 

 
 
 

 

 

 

 
 

 

№ 2246 

Кафедра физики 

В.А. Степанова 
И.Ф. Уварова 
 

Физика

Часть 2. Электричество и магнетизм. Оптика 

Сборник задач 
 

Под редакцией профессора Д.Е. Капуткина 

Рекомендовано редакционно-издательским 
советом университета 

Москва  2014 

УДК 530 
 
C79 

Р е ц е н з е н т  
канд. физ.-мат. наук Ю.В. Осипов 

Степанова, В.А. 
С79  
Физика. Ч. 2. Электричество и магнетизм. Оптика : сб. задач / В.А. Степанова, И.Ф. Уварова ; под ред. Д.Е. Капуткина. – 
М. : Изд. Дом МИСиС, 2014. – 59 с. 
ISBN 978-5-87623-764-4 

Сборник содержит задачи по основным темам дисциплины «Физика. Ч. 2. 
Электричество и магнетизм. Оптика» для самостоятельного решения при выполнении домашних заданий студентами. В сборнике имеются методические 
указания к решению задач, приведены примеры решения типичных задач. 
В приложении содержатся некоторые справочные данные. 
Предназначен для студентов-бакалавров ИИТАСУ, обучающихся по направлениям подготовки 220700, 230100, 230400, 230700, 231300. 

УДК 530 

ISBN 978-5-87623-764-4 
© В.А. Степанова, 
И.Ф. Уварова, 2014 

СОДЕРЖАНИЕ 

Методические указания к выполнению заданий ............................... 4 
Примеры решения задач......................................................................... 7 
1. Электростатика.................................................................................. 27 
2. Магнитное поле постоянного тока .................................................. 30 
3. Движение заряженных частиц в электрическом 
и магнитном полях................................................................................ 33 
4. Квазистационарные электромагнитные поля...................................... 36 
5. Элементы геометрической оптики .................................................. 39 
6. Интерференция и дифракция света ................................................. 42 
7. Поляризация света ............................................................................ 45 
8. Элементы квантовой оптики............................................................ 48 
Литература............................................................................................. 51 
Приложение........................................................................................... 52 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ 
К ВЫПОЛНЕНИЮ ЗАДАНИЙ 

Физика является одной из тех наук, знание которых необходимо 
для успешного изучения общенаучных и специальных дисциплин. 
При изучении дисциплины «Физика» большое значение имеет практическое применение теоретических знаний при решении задач. Хорошо известно, что единственный способ научиться решать задачи – 
пытаться решать их самостоятельно, поэтому освоение дисциплины 
«Физика» невозможно без развития навыков и культуры решения 
физических задач, умения применять физические законы к анализу 
реальных процессов и явлений. При этом решение физической задачи всегда предполагает создание модели физического процесса, которая учитывает лишь существенные стороны явления, содержит неизбежные приближения и допущения. Решение практически любой 
задачи допускает применение различных методов, основанных 
на одних и тех же физических законах. Результатом решения должно 
стать выражение требуемых физических величин через величины, 
известные из условия задачи.  
Настоящий сборник содержит задачи, сгруппированные в шесть 
разделов, в соответствии с программой дисциплины «Физика. Ч. 2. 
Электричество и магнетизм. Оптика» для студентов-бакалавров 
ИИТАСУ. Каждая задача сформулирована в общем виде и дополнена 
таблицей числовых данных, размещенных в отдельных строках, которые обозначены соответственными номерами (шифрами). Физическая величина, числовое значение которой необходимо определить 
в данном шифре, обозначена знаком «?». Величины, обозначенные 
прочерком « – », для решения данного шифра не требуются, т.е. определять их не нужно. 
Единицы измерения, в которых необходимо выразить определяемую 
величину, указаны в заголовке соответствующей графы таблицы числовых данных (столбца). Во многих случаях используются дольные или 
кратные величины от единиц СИ, а также другие единицы, применяемые в науке и технике. Таблицы единиц измерения физических величин, соотношения между различными единицами, приставки для образования кратных и дольных единиц, а также значения основных физических постоянных содержатся в Приложении. 
Номер задачи и номер шифра (строка числовых данных) студент выбирает в соответствии с маршрутом выполнения домашних заданий 

по своему номеру в журнале группы. Сроки и порядок сдачи (защиты) 
домашних заданий определяется графиком учебных занятий.  
Задание должно быть оформлено в отдельной тонкой школьной 
тетради, на обложке которой указываются: фамилия и имя студента, 
номер группы, номер студента по журналу группы, номер домашнего 
задания, номера вошедших в него задач, шифр к задаче.  
При решении каждой задачи необходимо полностью переписать 
условие, записать условие в кратком виде, при необходимости сделать поясняющий рисунок или схему. Образцы решения и оформления задач приведены в данном сборнике.  
Приступая к решению задачи, внимательно ознакомьтесь с условием, 
вникните в постановку вопроса. Определите основные физические законы, которые можно использовать при решении задачи. В ходе решения 
необходимо пояснить и обосновать использование тех или иных законов, 
соотношений, формул. Ознакомьтесь с таблицами физических констант, 
которые даны в приложении. Используя их при решении, не вводите 
иных обозначений и числовых значений для этих констант. 
Для решения большинства задач требуется выполнить подробный 
и аккуратный чертеж, рисунок или схему (см. примеры решения). 
На чертеже следует указать все рассматриваемые объекты, обозначения, векторы, систему координат. В комментариях к рисунку разъяснить роль идеализаций и допущений, сделанных в задаче. В ряде 
случаев это облегчает решение задачи, позволяет представить физический процесс наглядно, а в задачах по механике решение без чертежа или рисунка, как правило, невозможно.  
За редким исключением, каждая задача должна быть решена в общем 
виде, так чтобы искомая величина была выражена через заданные 
в условии величины. Решение в общем виде позволяет проанализировать 
результат, получить определенную закономерность, понять, как зависит 
искомая величина от заданных в условии параметров. Полученное 
в общем виде решение необходимо проверить с точки зрения размерности в обобщенном (буквенном) виде. Если размерность не соответствует 
искомой физической величине, нужно искать ошибки в решении. В отдельных случаях возможна подстановка числовых данных в промежуточные выражения, если это существенно облегчает решение, а выражение для искомой величины слишком громоздкое.  
Приступая к вычислениям, выразите все числовые данные в одной 
системе единиц, желательно в СИ. Если в выражение входят отношения однородных физических величин в одинаковой степени, то их 
можно выражать в любых, но одинаковых единицах. Получив число

вой ответ, проанализируйте его на «разумность». Так, скорость движения человека не превышает нескольких километров в час, 
а давление идеального газа – нескольких атмосфер. Косвенной проверкой может служить сравнение полученного значения с данными 
для этой физической величины в таблице к задаче. Округлите полученный результат, сохранив в нем столько значащих цифр, сколько 
содержится в других значениях для этой физической величины 
в таблице. Обычно достаточно двух значащих цифр.  
Физика – наука точная, широко использующая математический 
аппарат. Физические величины могут быть скалярными или векторными. Скалярные величины могут быть положительными и отрицательными и складываются алгебраически. Векторные величины 
складываются геометрически. При решении задач используют дифференциальное и интегральное исчисление. Следовательно, без знания основ математики решать задачи по физике невозможно.  
Обобщая вышесказанное, сформулируем перечень основных методических рекомендаций по выполнению индивидуального домашнего задания: 
1. Внимательно прочитать условие задачи. 
2. Сделать краткую запись данных величин (выразив их значения 
в одной системе измерений) и искомых величин. 
3. В зависимости от условия задачи (где это возможно) сделать 
чертеж, схему или рисунок с обозначением данных задачи. 
4. Выяснив, какие физические законы или явления лежат в основе 
данной задачи, записать их математические выражения, прокомментировать применение именно данных законов и соотношений. 
5. Решить задачу в общем виде, выразив искомую физическую величину через заданные в задаче величины и физические постоянные 
величины (в буквенных обозначениях без подставки числовых значений в промежуточные формулы). 
6. Проверить правильность размерности искомой физической величины. 
7. Произвести вычисления, подставив числа в окончательную формулу и указать единицу измерения искомой физической величины. 
8. Записать ответ в кратком виде. 
Если при решении задачи возникают осложнения с пониманием условия и, как следствие, с конкретным способом ее решения, необходимо 
внимательно ознакомиться с рекомендованной литературой, а именно 
с теми разделами курса, которые нашли отражение в условиях. В случае 
неудачи рекомендуется обратиться за помощью к преподавателю.