Задачи для самостоятельного решения.

4.11. Металлические шары, заряженные одинаковым зарядом, имеют потенциалы 20 В и 30 В. Каким будет потенциал этих шаров, если соединить их проволокой? Расстояние между шарами велико по сравнению с их радиусами.

4.12. Чему равна емкость (в мкФ) конденсатора, если при увеличении его заряда на 30 мкКл разность потенциалов между пластинами увеличивается на 10 В?

4.13. Плоский воздушный конденсатор емкостью 1 мкФ соединили с источником тока, в результате чего он приобрел заряд 10 мкКл. Расстояние между пластинами конденсатора 5 мм. Определите напряженность поля (в кВ/м) внутри конденсатора.

4.14. Расстояние между пластинами плоского конденсатора равно 2 см. Пластины заряжены до разности потенциалов 100 В. Чему будет равна разность потенциалов между пластинами, если, не изменяя заряда, расстояние между ними увеличить до 8 см?

4.15. Одну пластину незаряженного конденсатора, обладающего емкостью 1 нФ, заземляют, а другую присоединяют длинным тонким проводом к удаленному проводящему шару радиусом 20 см, имеющему заряд 92 мкКл. Какой заряд (в мкКл) останется на шаре?

4.16. Конденсатору емкостью 2 мкФ сообщен заряд 0,01 Кл. Обкладки конденсатора соединили проводником. Найдите количество теплоты, выделившееся в проводнике при разрядке конденсатора.

4.17. Плоский воздушный конденсатор заполнили керосином, зарядили, сообщив ему энергию 2×10^-5Дж, и отключили от источника тока. Определите, какая энергия (в мкДж) будет запасена в конденсаторе, если из него слить керосин.

4.18. Стеклянная пластина целиком заполняет зазор между обкладками плоского конденсатора, емкость которого в отсутствии пластинки равна 2 мкФ. Конденсатор зарядили от источника с ЭДС 1000 В, после чего отключили от источника. Найдите механическую работу, которую необходимо совершить против электрических сил, чтобы извлечь пластину из конденсатора.

4.19. К пластинам плоского воздушного конденсатора приложена разность потенциалов 500 В. Площадь пластин 200 см², расстояние между ними 1,5 мм. Пластины раздвинули до расстояния 15 мм. Найдите энергии конденсатора до и после раздвижения пластин, если источник тока перед раздвижением: 1) отключался; 2) не отключался. [1) 14,8 мкДж, 148 мкДж; 2) 14,8 мкДж, 1,48 мкДж] (5, с. 83)

4.20. Плоский воздушный конденсатор емкостью 10 пФ заряжен до разности потенциалов 500 В. После отключения конденсатора от источника напряжения расстояние между пластинами конденсатора было увеличено в 3 раза. Определите: 1) разность потенциалов на пластинах конденсатора после их раздвижения; 2) работу сил по раздвижению пластин. [1) 1,5 кВ; 2) 2,5 мкДж] (5, с. 85)

4.21. В однородное ЭСП напряженностью 700 В/м перпендикулярно линиям напряженности поместили стеклянную пластину (e =7) толщиной 1,5 мм и площадью 20 см². Определите: 1) поверхностную плотность связанных зарядов на стекле; 2) энергию ЭСП, сосредоточенную в пластине. [5,31 нКл/м²; 2) 9,29 пДж] (5, с. 84)

4.22. Разность потенциалов между пластинами плоского конденсатора 100 В. Площадь каждой пластины 200 см², расстояние между пластинами 0,5 мм, пространство между ними заполнено парафином. Определите силу притяжения пластин друг к другу. [ мН] (5, с. 85)

4.23. Одинаковые заряды Q = 100 нКл расположены вершинах квадрата со стороной а = 10 см. Определите потенциальную энергию этой системы. [4,87 мДж] (4, с. 128)

4.24. Сферический конденсатор состоит из двух кон­центрических сфер радиусами r _l = 5 см и r ₂=5,5 см. Пространство между обкладками конденсатора заполне­но трансформаторным маслом. Определите: 1) электроемкость этого конденсатора; 2) радиус шара, помещенного в масло, который обладает такой электроемкостью. [1) 135 пФ; 2) 0,55 м] (4, с. 133)

4.25. Уединенная металлическая сфера электроемкостью С =4 пФ заряжена до потенциала j =1 кВ. Определите энергию поля, заключенную в сферическом слое между сферой и концентрической с ней сферической по­верхностью, радиус которой в 4 раза больше радиуса уединенной сферы. [1,5 мкДж] (4, с. 134)

4.26. Пространство между пластинами плоского конденсатора заполнено стеклом (e =7). Когда конденсатор присоединили к источнику ЭДС, давление плас­тин на стекло оказалось равным 1 Па. Определите: 1) поверхностную плотность зарядов на пластинах конденсатора; 2) электрическое смещение; 3) напряжен­ность электростатического поля в стекле; 4) поверхностную плотность связанных зарядов на стекле; 5) объемную плотность энергии электростатического поля в стекле. [1) 11,1 мкКл/м²; 2) 11,1 мкКл/м²; 3) 179 кВ/м; 4) 9,5 мкКл/м²; 5) 0,992 Дж/м³] (4, с. 136)

4.27. Сплошной эбонитовый шар (e = 3) радиусом R = 5 см заряжен равномерно с объемной плотностью = 10 нКл/м³. Определите энергию электростатического поля, заключенную внутри шара. [0,164 пДж] (4, с. 135)

4.28. Сплошной шар из диэлектрика радиусом R = 5 см заряжен равномерно с объемной плотностью r_q = 10 нКл/м³. Определите энергию электростатического поля, заключенную в окружающем шар пространстве. [2,46 пДж] (4, с. 135)

4.29. Две концентрические сферы радиусами 20 см и 50 см заряжены одинаковыми зарядами 100 нКл. Определите энергию ЭСП, заключенного между сферами. [135 мкДж] (5, с. 82)

4.30. Какую работу против электрических сил нужно совершить, чтобы уменьшить в 2 раза радиус заряженной сферы? Первоначальный радиус сферы R, а ее заряд Q. (6, с. 206) [ ]

4.31. Найдите электроемкость цилиндрического конденсатора с радиусами обкладок R ₁ и R ₃ и осевой длиной l. Между обкладками расположены два цилиндрических слоя диэлектриков с проницаемостями e ₁ и e ₂ и радиусом границы раздела R ₂. [ ] (1, с. 241)

4.32. На сколько увеличится энергия электрического поля 2-х точечных зарядов Q, удаленных друг от друга на большое расстояние, при сближении их на расстояние d? (6, с. 206) [ ]

Практическое занятие № 5.

Тема: Постоянный электрический ток в проводниках. Электрические цепи. ЭДС. Законы Ома и Джоуля-Ленца. Работа и мощность тока.

Вопросы для подготовки к занятию.

1. Что называется электрическим током? Какие разновидности тока вам известны? Каковы условия возникновения тока в проводниках?

2. Какие силы называются сторонними? Какова их природа?

3. Дайте определение ЭДС, запишите соответствующую формулу и укажите единицы измерения.

4. Что характеризуют величины сопротивления и проводимости проводника? Что такое «удельная проводимость» и «удельное сопротивление» материала проводника?

5. Как рассчитывается сопротивление линейного проводника? В каком виде запишется формула сопротивления проводника, если он неоднороден и имеет различное поперечное сечение?

6. Сформулируйте и запишите законы Ома для однородного, неоднородного участка и для замкнутой цепи в интегральной форме. Что называется падением напряжения?

7. Запишите закон Ома в дифференциальной форме и поясните входящие в него величины.

8. Сформулируйте и запишите в интегральной и дифференциальной формах закон Джоуля-Ленца. Поясните входящие в формулы величины.

9. Что понимается под работой электрического тока? Как вычисляется эта работа? Чему равна мощность тока?

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: