Электростатика, электрическая емкость, конденсаторы примеры решения задач

fihelp.ru
Волновая оптика
	Волновое движение Уравнение плоской волны Принцип Гюгенса Интерференция света Интерференция в тонких пленках Дифракция света Поляризация света Интерференция поляризованных лучей
Квантовая оптика
	Закон Киpхгофа Гипотеза Планка Фотоэффект Эффект Комптона Эффект Доплеpа Излучение света атомами. Лазеpы
Квантовая механика
	Пpинцип неопpеделенности Уpавнение Шpедингеpа Стационаpные состояния
Атомная физика
	Атом водоpода Пpинцип тождественности частиц Стpоение многоэлектpонных атомов Спектpы излучения атомов Нуклоны Энеpгия связи ядеp. Альфа и гамма-pаспад Каталог готовых работ
Ядерная физика
	Ядеpные pеакции. Деление ядеp Цепная pеакция Теpмоядеpные pеакции
InDesign
	Общие сведения
	Графический пакет AutoCAD
	Рисование средствами InDesign
	Подготовка публикации
	Установки программы InDesign
	Цвет и его применение
	Управление цветом
	Импорт графики
	Форматирование абзацев
	Глобальное форматирование
	Импорт и размещение текста
	Создание новой публикации
	Компоновка текста и графики
	Электронные публикации
	Примеры
	Вывод оригинал-макета
PageMaker
	Работа с текстом и графикой Верстка Работа с цветом Оригинал макет
Развитие Flash-технологий
	Новые возможности Введение в технологию Основы работы Работа с отдельными объектами Рисование Работа с цветом и текстом Анимация Слои Редактирование символов Создание и публикация фильма
Художественный язык архитектуры
Электротехника
	Магнитный поток Электромагнитная индукция Взаимная индукция. Коэффициент связи Электромагнитная сила Напряженность Ферромагнетики. Расчет магнитных цепей
	Топологические параметры цепи Источники электрической энергии Эквивалентные преобразования Закон Ома Законы Кирхгофа
	Пассивные элементы Сдвиг фаз между током и напряжением. Мощность цепи Источники электрической энергии Треугольники напряжений Последовательное и параллельное соединения Явление резонанса Символический метод расчета Векторные диаграммы Трехфазные цепи Несинусоидальные токи Катушка с ферромагнитным сердечником

 

ЗАКОН КУЛОНА. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЗАРЯЖЕННЫХ ТЕЛ

Пример 1. Три одинаковых положительных заряда Q₁=Q₂=Q₃=1 нКл расположены по вершинам равностороннего треугольника (рис. 13.1). Какой отрицательный заряд Q₄ нужно поместить в центре треугольника, чтобы сила притяжения с его стороны уравновесила силы взаимного отталкивания зарядов, находящихся в вершинах?

Пример 2. Два заряда 9Q и -Q закреплены на расстоянии l=50 см друг от друга. Третий заряд Q₁ может перемещаться только вдоль прямой, проходящей через заряды. Определить положение заряда Q₁, при котором он будет находиться в равновесии. При каком знаке заряда равновесие будет устойчивым *? Список литературы.
Список литературы 1. Трофимова Т.И. Курс общей физики. М.: «Высшая школа», 2000.

2. Кудрявцев П.С. История физики. М.: «Просвещение», 1956, т.2.

3. Спасский Б.И. "Физика в ее развитии", пособие для учащихся. - М. Просвещение, 1979г.

4. Дягилев Ф.М. "Из истории физики и жизни ее творцов", М. Просвещение, 1986г.
Выдержка из работы Д.К.Максвелл вывел систему уравнений, описывающих взаимосвязь движения заряженных частиц и поведение электромагнитных сил. Центральным понятием теории Максвелла было понятие поля, которое избавило от затруднений, связанных с ньютоновским действием на расстоянии. В XIX в. поле описывалось по аналогии с движущейся жидкостью, поэтому оно характеризовалось с помощью таких терминов, как "магнитный поток", "силовые линии" и т.п. Описание же поля как жидкости предполагает среду, передающую действие от одного заряда к другому. Такую гипотетическую жидкость назвали эфиром. Полагали, что эфир заполняет все пустое пространство, оставаясь невидимым. Электромагнитные поля представлялись в виде натяжений в эфире. Заряженные частицы порождали в эфире волны натяжений. скорость распространения которых, как и показали расчеты, оказалась около 300000 км/с. Свет стал рассматриваться в виде электромагнитных волн, которые вызывались движениями заряженных частиц и которые распространялись в пространстве как колебания эфира. С открытием электромагнитных волн (радиоволны, сверхвысокочастотные. тепловые (инфракрасные), ультрафиолетовые, рентгеновские волны. гамма-излучения) появилась возможность проверки ньютоновской теории пространства и времени. Разберем, как все это звучит по отношению к архитектуре. Роль независимых функций А и С в нашей системе будут выполнять вторичные независимые системы — система покрытия, ограждающие поверхности, оконные проемы и витражи.

Пример 3. Тонкий стержень длиной l=30 см (рис. 13.3) несет равномерно распределенный по длине заряд с линейной плотностью t=1 мкКл/м. На расстоянии r₀=20 см от стержня находится заряд Q₁=10 нКл, равноудаленный от концов, стержня. Определить силу F взаимодействия точечного заряда с заряженным стержнем.

НАПРЯЖЕННОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СМЕЩЕНИЕ

Пример 1. Электрическое поле создано двумя точечными зарядами: Q₁=30 нКл и Q₂= –10 нКл. Расстояние d между зарядами равно 20 см. Определить напряженность электрического поля в точке, находящейся на расстоянии r₁=15 см от первого и на расстоянии r₂=10 см от второго зарядов.

Пример 2. Электрическое поле создано двумя параллельными бесконечными заряженными плоскостями с поверхностными плотностями заряда s₁=0,4 мкКл/м² и s₂=0,1 мкКл/м². Определить напряженность электрического поля, созданного этими заряженными плоскостями.

Пример 3. На пластинах плоского воздушного конденсатора находится заряд Q=10 нКл. Площадь S каждой пластины конденсатора равна 100 см² Определить силу F, с которой притягиваются пластины. Поле между пластинами считать однородным.

Пример 4. Электрическое поле создано, бесконечной плоскостью, заряженной с поверхностной плотностью s=400 нКл/м², и бесконечной прямой нитью, заряженной с линейной плотностью t=100 нКл/м. На расстоянии r=10 см от нити находится точечный заряд Q=10 нКл. Определить силу, действующую на заряд, ее направление, если заряд и нить лежат в одной плоскости, параллельной заряженной плоскости.

Пример 5. Точечный заряд Q=25 нКл находится в ноле, созданном прямым бесконечным цилиндром радиусом R=1 см, равномерно заряженным с поверхностной плотностью s=2 мкКл/м². Определить силу, действующую на заряд, помещенный от оси цилиндра на расстоянии r=10 см. Операционная система Windows Запуск ОС

Пример 6. Электрическое поле создано тонкой бесконечно длинной нитью, равномерно заряженной с линейной плотностью t=30 нКл/м. На расстоянии а=20 см от нити находится плоская круглая площадка радиусом r=1 см. Определить поток вектора напряженности через эту площадку, если плоскость ее составляет угол b=30° с линией напряженности, проходящей через середину площадки.

Пример 7. Две концентрические проводящие сферы радиусами R₁=6 см и R₂=10 см несут соответственно заряды Q₁=l нКл и Q₂= –0,5 нКл. Найти напряженность Е поля в точках, отстоящих от центра сфер на расстояниях r₁=5 см, r₂=9 см r₃=15см. Построить график Е(r).

ПОТЕНЦИАЛ. ЭНЕРГИЯ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЗАРЯДОВ. РАБОТА ПО ПЕРЕМЕЩЕНИЮ ЗАРЯДА В ПОЛЕ

Пример 1. Положительные заряды Q₁=3 мкКл и Q₂=20 нКл находятся в вакууме на расстоянии r₁=l,5 м друг от друга. Определить работу A, которую надо совершить, чтобы сблизить заряды до расстояния r₂=1 м.

Пример 2. Найти работу А поля по перемещению заряда Q=10 нКл из точки 1 в точку 2 (рис. 15.1), находящиеся между двумя разноименно заряженными с поверхностной плотностью s=0,4 мкКл/м² бесконечными параллельными плоскостями, расстояние l между которыми равно 3 см.

Пример 3. По тонкой нити, изогнутой по дуге окружности радиусом R, равномерно распределен заряд с линейной плотностью t=10 нКл/м. Определить напряженность Е и потенциал j электрического поля, создаваемого таким распределенным зарядом в точке О, совпадающей с центром кривизны дуги. Длина l нити составляет 1/3 длины окружности и равна 15 см.

Пример 4. Электрическое поле создана длинным цилиндром радиусом R=1 см, равномерно заряженным с линейной плотностью t=20 нКл/м. Определить разность потенциалов двух точек этого поля, находящихся на расстояниях a₁=0,5 см и а₂=2 см от поверхности цилиндра, в средней его части.

Пример 5. Электрическое поле создано тонким стержнем, несущим равномерно распределенный по длине заряд t=0,1 мкКл/м. Определить потенциал j поля в точке, удаленной от концов стержня на расстояние, равное длине стержня.

Пример 6. Электрон со скоростью v=1,83×10⁶ м/с влетел в однородное электрическое поле в направлении, противоположном вектору напряженности поля. Какую разность потенциалов U должен пройти электрон, чтобы обладать энергией E_i=13,6 эВ*? (Обладая такой энергией, электрон при столкновении с атомом водорода может ионизировать его. Энергия 13,6 эВ называется энергией ионизации водорода.)

Пример 7. Определить начальную скорость υ₀ сближения про­тонов, нахо­дя­щихся на достаточно большом расстоянии друг от друга, если минимальное расстояние r_min, на которое они могут сблизиться, равно 10^{-11 см.}

 Пример 8. Электрон без на­чальной скорости прошел разность потен­циалов U₀=10 кВ и влетел в пространство между пластинами плоского конденсатора, заряжен­ного до разности потенциалов U_l=100 В, по ли­нии АВ, парал­лельной пластинам (рис. 15.4). Рас­стояние d между пла­стинами равно 2 см. Длина l₁ ­пластин конденсатора в нап­равлении по­лета элек­трона, равна 20 cм. Определить рас­стояние ВС на экране Р, от­стоящем от конденсатора на l₂=1 м.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДИПОЛЬ СВОЙСТВА ДИЭЛЕКТРИКОВ

Основные формулы

• Диполь есть система двух точечных электрических зарядов равных по размеру и противоположных по знаку, расстояние l ме­жду которыми значительно меньше расстояния r от центра диполя до точек наблюдения.

Вектор 1 проведенный от отрицательного заряда диполя к его положительному заряду, называется плечом диполя.

 

Произведение заряда |Q| диполя на его плечо l называется электрическим моментом диполя:

p=|Q|l.

·         Напряженность поля диполя

где р - электрический момент диполя; r - модуль радиуса-век­тора, проведен­ного от центра диполя к точке, напряженность поля в которой нас интересует; α - угол между радиусом-вектором r и плечом l диполя (рис. 16.1).

Напряженность поля диполя в точ­ке, лежащей на оси диполя (α=0),

и в точке, лежащей на перпендикуляре к плечу диполя, восставленном из его середины (),

 

·         Потенциал поля диполя

·        

  Пример 1. Диполь с электрическим моментом р=2 нКл·м находится в однородном электрическом поле напряженностью Е=30 кВ/м. Вектор р составляет угол α=60˚ с направлением си­ловых линий поля. Опреде­лить произведенную внешними силами работу А поворота диполя на угол β=30°.

Пример 2. Три точечных заряда Q_l Q₂ и Q₃ образуют электрически нейтральную систему, причем Q_l=Q₂= 10 нКл. Заряды рас­положены в вершинах равностороннего треугольника. Определить максимальные значения напряженности Е_mах и потен­циала φ_mах поля, создаваемого этой системой зарядов, на расстоянии r= 1 м от центра треугольника, длина а стороны которого равна 10 см.

Пример 3. В атоме йода, находящемся на расстоянии r=1 нм от альфа-частицы, индуцирован электрический момент р= 1,5*10^-32 Кл·м. Опре­делить поляризуемость α атома йода.

Пример 4. Криптон находится под давлением р=10 МПа при температуре Т= 200 К, Определить: 1) диэлектрическую проницаемость ε криптона; 2) его поляризованность Р, если напряженность Е₀ внешнего электрического поля равна 1 MB/м. Поляризуемoсть α криптона равна 4,5·10^{-29 м3},

Пример 5. Жидкий бензол имеет плотность ρ=899 кг/м³ и по­казатель преломления п= 1,50. Определить: 1) электронную поляризуемость α_е молекул бензола; 2) диэлектрическую проницаемость ε паров бензола при нормальных условиях.

ЭЛEКTPИЧECКAЯ EMКOCTЬ. КOHДEHCATOPЫ

Пример 1. Определить электрическую емкость С плоского кон­денсатора с двумя слоями диэлектриков: фарфора толщиной d₁=2 мм и эбонита толщиной d₂= 1,5 мм, если площадь S пластин равна 100 см².

Пример 2. Два плоских конденсатора одинаковой электроемко­сти С₁=С₂=С соединены в батарею последовательно и подключены источнику тока с электродвижущей силой ε. Как изменится разность потенциалов U₁ на пластинах первого конденсатора, если пространство между пластинами второго конденсатора, не отключая источника тока, заполнить диэлектриком с диэлектрической проницаемостью ε =7?

ЭНЕРГИЯ ЗАРЯЖЕННОГО ПPOBOДHИКA. ЭHEPГИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ

Пример 1. Конденсатор электроемкостью C₁=З мкФ былзаря­жен до разности потенциалов U₁=40 В. После отключения oт источника тока конденсатор был соединен параллельно с другим незаря­женным конденсатором электроемкостью С₂=5 мкФ. Определить энергию ΔW, израсходованную на образование искры в момент присоединения второго конденсатора.

Пример 2. Плоский воздушный конденсатор с площадью S пла­стины, равной 500 см², подключен к источнику тока, ЭДС которого равна 300 В. Определить работу А внешних сил по раз­движению пластин от расстояния d₁ = 1 см до d₂=3 см в двух слу­чаях: 1) пластины перед раздвижением отключаются от источника тока; 2) пластины в процессе раздвижения остаются подключенны­ми к нему.

Пример 3. Плоский конденсатор заряжен до разности потенциалов U= 1 кВ. Расстояние d между пластинами равно 1 см. ДИЭ;/1ект­рик - стекло. Определить объемную плотность энергии поля кон­денсатора.

  Пример 4. Металлический шар радиусом R=3 cм несет заряд Q=20 нКл. Шар окружен слоем парафина толщиной d=2см. Определить энергию W электрического поля, заключенного в слое ди­электрика.