Электростатика, электрическая емкость, конденсаторы примеры решения задач

fihelp.ru
Волновая оптика
Волновое движениеУравнение плоской волныПринцип ГюгенсаИнтерференция светаИнтерференция в тонких пленкахДифракция светаПоляризация светаИнтерференция поляризованных лучей
Квантовая оптика
Закон КиpхгофаГипотеза ПланкаФотоэффектЭффект КомптонаЭффект ДоплеpаИзлучение света атомами.Лазеpы
Квантовая механика
Пpинцип неопpеделенностиУpавнение ШpедингеpаСтационаpные 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
  • 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. Тепловые двигатели Основы молекулярной физики и термодинамики

    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 Ei=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 rmin, 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 Ul=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 Ql Q2 и Q3 образуют электрически нейтральную систему, причем Ql=Q2= 10 нКл. Заряды рас­положены в вершинах равностороннего треугольника. Определить максимальные значения напряженности Еmах и потен­циала φmах 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 αе 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 С12соединены 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.