ВІКІСТОРІНКА
Навигация:
Інформатика
Історія
Автоматизація
Адміністрування
Антропологія
Архітектура
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Військова наука
Виробництво
Географія
Геологія
Господарство
Демографія
Екологія
Економіка
Електроніка
Енергетика
Журналістика
Кінематографія
Комп'ютеризація
Креслення
Кулінарія
Культура
Культура
Лінгвістика
Література
Лексикологія
Логіка
Маркетинг
Математика
Медицина
Менеджмент
Металургія
Метрологія
Мистецтво
Музика
Наукознавство
Освіта
Охорона Праці
Підприємництво
Педагогіка
Поліграфія
Право
Приладобудування
Програмування
Психологія
Радіозв'язок
Релігія
Риторика
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Статистика
Технології
Торгівля
Транспорт
Фізіологія
Фізика
Філософія
Фінанси
Фармакологія


Приклади розрахунку напруженості

1. Електричне поле рівномірно зарядженої паралельними нескінченної площини (за теоремою Гаусса).

1. Електричне поле між двома різнойменно зарядженими паралельними нескінченними. площинами

2. Поле рівномірно зарядженого циліндра (нитки).

3.Поле рівномірно зарядженої кулі.

Задачі:

№1

На деякій відстані від нескінченної рівномірно зарядженої площини σ = =1,2 нКл/м2 розташована кругла пластина, площина якої створює з лініями напруженості кут 450. Визначити ФЕ – потік векторів напруженості через пластину, якщо R = 10 см. [ 3,8 В.м]

№2

Побудувати на одному графіку криві залежності напруженості Е електричного поля від відстані rв інтервалі см через кожні 1см, якщо поле утворене:

а) точковим зарядом q=33,3нКл; б) нескінченно довгою зарядженою ниткою з лінійною густиною заряду =1,67мкКл/м; в) нескінченною поверхнею з поверхневою густиною заряду =25мкКл/м2.

№3

Знайти силу F, яка діє на заряд q = 2 СГСq, якщо заряд розміщений: а) на відстані r = 2 см від зарядженої нитки з лінійною густиною заряду τ = 0,2 мкКл/м2; б) у поле зарядженої поверхні поверхневою густиною заряду σ = 20 мкКл/м2; в) на відстані r = 2 см від поверхні зарядженої кулі з радіусом R = 2 см і поверхневою густиною заряду σ = 20 мкКл/м2. Діелектрична проникність середовища ε = 6. (СГСq=1/3 10-9Кл) [20 мкН, 126 мкН, 62,8 мкН]

№4

З якою силою електричне поле зарядженої нескінченної поверхні діє на одиницю довжини зарядженої нескінченно довгої нитки, розміщеної у цьому полі? Лінійна густина заряду на нитці τ = 3 мкКл/м і поверхнева густина заряду на площині σ = 20 мкКл/м2. [3,4 Н/м]

№5

На деякій відстані від нескінченої рівномірно зарядженої площини з поверхневою густиною заряду розміщений круг радіуса R=15см, який паралельний площині. Знайти потік ФЕ вектора напруженості електричного поля через круг.

 

Лекція №4. Робота електричного поля. Потенціал. Різниця потенціалів електричного поля.

- потенційна енергія заряду q0, який знаходиться в полі заряду q на відстані r від нього.

- потенціал електричного поля

Потенціал поля точкового заряду

Різниця потенціалів двох точок 1 і 2 визначається роботою, яку виконують сили поля, при переміщенні одиничного позитивного заряду з точки 1 в точку 2.

Для графічного зображення розподілу потенціала використовують еквіпотенціальні поверхні- поверхні, в усіх точках яких потенціал має одне й теж значення. В усіх випадках: а) вектор перпендикулярен до еквіпотенціальних поверхонь;

б) завжди напрямлений в сторону зменшення потенціалу.


Задачі:

№1

Кільце R=10см із тонкого дроту рівномірно заряджене з лінійною густиною =10нКл/м. Знайти Е поля на осі, яка проходить через центр кільця, в точці А, віддаленій на відстань а=20см від центра кільця. [1КВ/м]

№2

Обчислити потенціальну енергію системи трьох точкових зарядів q1 = 10 нКл, q2 = 20 нКл і q3 = -30 нКл, розташованих у вершинах рівностороннього трикутника зі стороною а = 10 см.

№3

Дві кулі з зарядами q1 =6,66нКл та q2 =13,33 нКл знаходяться на відстані r1=40см Яку роботу А потрібно виконати, щоб наблизити їх до відстані r2=25см? [1,2мкДж]

№4

Знайти потенціал у точці поля яка знаходиться на відстані r = 10см від центра зарядженої кулірадіусом R = l см. Задачу розв’язати якщо: а)дана поверхнева густина заряду на кулі =0,1мкКл/м2; б) даний потенціал кулі рівний =300В. [11,3В; 30В]

№5

Куля масою 40мг, яка має позитивний заряд q=1нКл, рухається зі швидкістю V=10cм/c. На яку відстань r куля може наблизитися до позитивно закріпленого точкового заряду q0=1,33нКл [6см]

№6

Якою є потенціальна енергія системи чотирьох однакових точкових зарядів по 10 нКл кожен, що розташовані у вершинах квадрата зі стороною а = 10 см? [21,7 мкДж]

№7

Сто однакових краплин ртуті, які заряджені до потенціалу , зливаються в одну велику краплю. Який потенціал краплі, що утворилась? [431В]

 


Лекція №5. Розрахунок різниці потенціалів по напруженості Е.

1. Потенціал поля рівномірно зарядженої нескінченної площини

2. Потенціал поля між двома різнойменно зарядженими паралельними нескінченними площинами.

3. Поле сфери радіуса R

4. Потенціал поля нескінченно довгого циліндра радіуса R

 

 

Задачі:

№1

На відстань r1=4см від нескінченно довгої зарядженої нитки знаходиться точковий заряд q=0.66 нКл. Під дією поля заряд наближається до нитки до відстані r2=2см; при цьому виконується робота А=50 ерг. Знайти лінійну густину заряду на нитці. (1 ерг = 10-7 Дж)

[0,6 мкКл/м]

№2

Куля радіусом R=2см заряджається негативно до потенціалу =2 кВ. Знайти масу m усіх надлишкових електронів кулі. [2,5∙10-20 кг]

№3

Електричне поле створене зарядженою нескінченною ниткою з лінійною густиною =1нКл/м. Яку швидкість отримує електрон, що наближається під дією поля до нитки вздовж лінії Е з відстані r1 = 2,5 см до r2= 1,5 см. [18Мм/с]

№4

Визначити лінійну густину нескінченно довгої зарядженої нитки, якщо робота сил поля з переміщення заряду 1нКл з відстані r1 = 10 см до r2 = 5 см у напрямку перпендикулярному нитці дорівнює 0,1мДж. [8мкКл/м]

 

№5

Електростатичне поле створене сферою радіусом 4см, яка рівномірно заряджена з поверхневою густиною 1нКл/м2. Визначити різницю потенціалів між двома точками поля, які знаходяться на відстані r1 = 4см, r2 = 6см. [1,2В]

№6

Нескінченно довга нитка рівномірно заряджена по довжині з лінійною густиною заряду . Визначити різницю потенціалів між двома точками поля, які віддалені від нитки на відстані r1 = 2 см і r2 = 4 см. [125 В]

№7

Заряд розподілений рівномірно по нескінченій площині з поверхневою густиною . Визначити різницю потенціалів між двома точками поля, одна з яких знаходиться на площині, а інша відділена від площини на відстань d = 10 см.

Семінар №1 по темі: „Конденсатори”.

1. Електрична ємність окремого провідника.

2. Конденсатори (плоскі, циліндричні сферичні). Ємність конденсаторів.

3. З’єднання конденсаторів.

4. Енергія зарядженого конденсатора.

5. Застосування конденсаторів.

 

Сила, з якою пластини конденсатора притягуються одна до одної:

де знак мінус вказує на те, що ця сила є силою притягання. Під дією цієї сили обкладки конденсатора стискають пластину діелектрика, який розміщений між ними, і в діелектрику виникає тиск

Об’ємна густина енергії електростатичного поля плоского конденсатора

де - електричне зміщення.

 

Задачі:

№1

Різниця потенціалів між пластинами плоского конденсатора U= 90В. Площа кожної пластини S = 60cм2, її заряд q = l нКл. На якій відстані d знаходяться одна від одної пластини? [4,8 мм]

№2

Електрон летить від однієї пластини плоского конденсатора до іншої. Різниця потенціалів між пластинами U=3 кВ; відстань між пластинами d=5мм. Знайти силу F яка діє на електрон, прискорення а електрона, швидкість v, з якою електрон підлітає до іншої пластини; і поверхневу густину заряду на пластинах. [9,6∙10-14Н; 1,05∙1017 м/c2; 3,24∙107 м/с; 5,3 мКл/м2.]

№3

Знайти ємність С сферичного конденсатора, який складений з двох сфер радіусами r = 10 см, R = 10,5 см. Простір між сферами заповнений маслом. Який радіус R0 повинна мати куля, яка теж розміщена в маслі, щоб мати таку ж ємність.

[1,17 нФ; 2,1 м]

№4

Два конденсатори ввімкнені послідовно. Ємність першого конденсатора С1=2мкФ. А другого С2=4мкФ. Знайти заряд q1 і q2 і різницю потенціалів U1 і U2 на обкладках кожного конденсатора, якщо загальна різниця потенціалів у колі 6 В.

[8мкКл; 4В; 2В]

№5

Площа пластин плоского повітряного конденсатора S = 0,01м2 відстань між ними d1=2см. До пластин прикладена різниця потенціалів U=3кВ. Яка буде напруженість Е поля конденсатора, якщо, не вимикаючи напругу, розвести пластини на відстань d2=5см. Знайти енергію W1 та W2 конденсатора до і після розведення пластин. [60Кв/м; 20мкДж; 50мкДж]

№6

До пластин плоского повітряного конденсатора прикладена різниця потенціалів U1 = 500 В. Площа пластин S = 200 см2, відстань між ними d1=1,5 мм.Пластини розсунули до відстані d2=15 мм. Визначити енергію W1 та W2 конденсатора до і після розведення пластин, якщо джерело напруги до розсунення: 1) відмикалося; 2) не відмикалося.

 

№7

Плоский повітряний конденсатор ємністю С = 10 пФ заряджений до різниці потенціалів U1 = 500В. Після відключення конденсатора від джерела відстань між пластинами конденсатора було збільшено втричі. Визначити: 1) різницю потенціалів на обкладках конденсатора після їх розсунення; 2) роботу зовнішніх сил з розсунення пластин.

 

№8

Густина енергії електричного поля зарядженого конденсатора дорівнює 300 Дж/м3. З якою силою притягуються обкладки конденсатора, якщо їхня площа S = 100 см2 ?


Домашня контрольна робота

Розв'язати одну з наведених нижче задач. Номер задачі та всі необхідні дані наведено в табл. 1

1. Сферичний повітряний конденсатор складається з двох концентричних сфер з радіусами R1 та R2. Конденсатор заряджено до певної різниці потенціа­лів. В табл. 1 задано у варіантах R1 , R2 одну з таких величин: Q - заряд на обкладках конденсатора; U- різниця потенціалів між обкладками; υ - швидкість, якої набуває електрон, проходячи під дією сил поля шлях від однієї обкладки до іншої. Знайти: 1) величину, зазначену в останній колонці таблиці; 2) напруженість поля в конденсаторі на відстані r від центра сфери; 3) енергію конденсатора.

2. Циліндричний повітряний конденсатор складається з двох коаксіальних циліндрів радіусами R1 та R2. Довжина конденсатора L. Конденсатор заряджено до певної різниці потенціалів. В табл. 1 задано у варіантах розміри конден­сатора й одну з таких величин: Q— заряд на обкладках конденсатора; U — різни­ця потенціалів між обкладками; υ - швидкість, яку має протон, проходячи під дією сил поля шлях від однієї обкладки до іншої. Знайти: 1) величину, зазначену в останній колонці таблиці; 2) напруженість поля в конденсаторі на відстані r від осі циліндра; 3) енергію конденсатора.

3 Плоский повітряний конденсатор з площею пластин S та відстанню між пластинами d заряджено і від’єднано від джерела. В табл. 1 задано за варіантами розміри конденсатора й одну з таких величин: Q - заряд на обкладках конденсатора; U— різниця потенціалів між обкладками; Е — напруженість поля в кон­денсаторі; υ — швидкість, якої набуде електрон, переміщуючись під дією сил поля від однієї обкладки до іншої. Знайти: 1) величину, зазначену в останній колонці таблиці; 2) на скільки зміниться енергія конденсатора, якщо відстань між його пластинами збільшити удвічі.

4 Плоский повітряний конденсатор з площею пластин S та відстанню між пластинами d під’єднано до джерела електричної енергії. В табл. 1 задано у варіантах розміри конденсатора та одну з таких величин: Q ~ заряд на обклад­ках конденсатора; U — різниця потенціалів між обкладками; Е - напруженість поля в конденсаторі; υ — швидкість, яку матиме протон, переміщуючись під ді­єю сил поля від однієї обкладки до іншої.

Знайти: 1) величину, зазначену в останній колонці таблиці; 2) на скільки змі­ниться енергія конденсатора, якщо, не від’єднуючи конденсатор від джерела, про­стір поміж його пластинами заповнити діелектриком з діелектричною проник­ністю ε.

Таблиця 1

Розділ №2

Електродинаміка

Лекція №6. Електричний струм

Силою струму- називають скалярну фізичну величину, яка чисельно дорівнює зарядові, що переноситься крізь поперечний переріз провідника за одиницю часу.

Густина струму - це відношення сили струму до площі поперечного перерізу провідника.

[А/м2] j= neVq (де n, e, V - концентрація, заряд і середня швидкість впорядкованого руху зарядів)

Опір(R):

це основна електрична характеристика провідника яка характеризує властивість провідника обмежувати силу струму у колі.

; R = R0(1+ ) ; (сименс); (сименс на метр).

-температурний коефіцієнт опору (табл).

Провідність - це величина обернена опору – g [См]

Питомий опір - це опір провідника в формі куба з ребром 1м – [Ом∙м]

Питома провідність - це величина обернена питомому опору – [См/м]

Задачі:

№1

Струм І у провіднику змінюється з часом t за рівнянням: І=4+2t де І – в амперах і t – в секундах. Яка кількість електрики q проходить через поперечний переріз провідника за час від t1=2c до t2=6c? При якому постійному струмові І0 через поперечний розріз провідника за той же час проходить така ж кількість електрики? [48 Кл; 12 А]

№2

Вольфрамова нитка електричної лампи при t1=200 С має опір 35,8Ом. Яка буде температура t2 нитки лампочки, якщо при підключенні до напруги U=120 В ниткою розжарення потече струм І=0,33А? Температурний коефіцієнт опору вольфраму =4,6 10-3 K-1. [22000С]

№3

По мідному провіднику з поперечним перерізом 1мм2 протікає струм 1А. Визначити середню швидкість впорядкованого руху електронів вздовж провідника, якщо на кожен атом міді припадає один вільний електрон. Густина міді 8.9г/см3 [74 10-6 м/с]

№4

Ламповий реостат складається з п'яти електричних ламп опором r = 350 Ом, ввімкнених паралельно. Знайти опір R реостата, коли: а) горять всі лампочки;

б) вимикається одна, дві, три, чотири лампочки. [а) 70; б) 87,5; 116,7; 175; 350]

№5

Обмотка котушки з мідного дроту при t1=14 °С має опір R1=10 Ом. Після проходження струму опір обмотки став рівний 12,2 Ом. До якої температури t2 нагрілася обмотка? Температурний коефіцієнт опору міді =4,15 10-3 K-1 [700]

Лекція №7. Сторонні сили. У З О.

е.р.с. – показує яку роботу виконують сторонні сили з переміщення одиничного позитивного заряду всередині джерела.

© 2013 wikipage.com.ua - Дякуємо за посилання на wikipage.com.ua | Контакти