Задачи на тему Электродинамика. Энергия электромагнитного взаимодействия неподвижных зарядов из задачника Касьянов 10 класс по предмету Физика Название темы: Работа сил электростатического поля §82 1. Почему движение заряда в однородном электростатическом поле аналогично движению тела в гравитационном поле? 2. Зависит ли работа сил электростатического поля от формы траектории заряженной частицы? 3. Почему электростатическое поле потенциально? 4. Почему электростатическое притяжение разноименных зарядов подобно гравитационному притяжению? 5. Чему равна потенциальная энергия двух зарядов, находящихся на некотором расстоянии друг от друга? Название темы: Работа сил электростатического поля §82. Задачи 1. Во время грозы между облаками возникает напряженность поля Е = 3 • 106 Н/Кл. Найдите изменение кинетической энергии электрона под действием электростатического поля на расстоянии l = 3 • 10-9 м. [1,44 ⋅ 10-21 Дж] 2. Электростатическое поле создается двумя бесконечными параллельными пластинами, равномерно заряженными разноименными зарядами с поверхностной плотностью -σ и +σ. Расстояние между пластинами d. Какую работу совершает электростатическое поле над электроном при его перемещении из точки А в точку В? Какую скорость приобретает в точке В электрон, если в точке А он покоился? 3. Какая работа совершается электростатическим полем протона атома водорода над электроном, вращающимся вокруг протона по круговой орбите радиусом 5,3 • 10-11 м? 4. Система, состоящая из двух положительных точечных зарядов, обладает потенциальной энергией W1= 6 • 10-4Дж. Какой потенциальной энергией будет обладать эта система зарядов, если расстояние между ними будет втрое больше первоначального? Какую работу совершат силы электростатического поля при удалении зарядов друг от друга на расстояние, втрое большее первоначального? [2 ⋅ 10-4 Дж; 4 ⋅ 10-4 Дж] 5. Точечный заряд q = 1 мкКл перемещается в поле отрицательного заряда q по некоторой траектории. Первоначальное расстояние между зарядами r1 = 5 см, конечное r2 = 9 см Работа, совершаемая силой электростатического поля над зарядом q, равна -0,4 Дж. Найдите заряд Q. [5 мкКл] Название темы: Потенциал электростатического поля §83 1. Сформулируйте определение потенциала. В каких единицах он измеряется? 2. Потенциал, созданный точечным зарядом, зависит от расстояния от него. По какому закону? 3. Какая поверхностность называется эквипотенциальной? 4. Как линии напряженности направлены относительно эквипотенциальных поверхностей? 5. Сформулируйте определение разности потенциалов. Чему равна разность потенциалов в однородном поле? Название темы: Потенциал электростатического поля §83. Задачи 1. Найдите потенциал электростатического поля, созданного протоном на расстоянии 5,3 • 10-11 м от него. Какой потенциальной энергией будет обладать электрон, движущийся в атоме водорода вокруг протона по круговой орбите такого радиуса? [27,2 В; -27,2 эВ = -4,35 ⋅ 10-18 Дж] 2. Определите разность потенциалов между двумя параллельными пластинами, равномерно заряженными с поверхностной плотностью σ и -σ, расположенными на расстоянии d друг от друга. [σd/ε0] 3. Электрический заряд перемещается из точки с потенциалом 125 В в точку с потенциалом 75 В. При этом силы электростатического поля совершают работу 1 мДж. Определите величину заряда q. [20 мкКл] 4. Разность потенциалов между катодом и ускоряющим анодом в электронно-лучевой трубке телевизора (см. рис. 289) U = 10 кВ. Какую скорость приобретает электрон, пройдя такую разность потенциалов? Начальную скорость электрона примите равной нулю. [5,9 ⋅107 м/с] 5. В пространство между вертикально отклоняющими пластинами кинескопа телевизора влетает электрон со скоростью v0 = 6 ⋅ 107м/с, направленной параллельно пластинам (см. рис 289). На какое расстояние по вертикали сместится электрон за время его движения между пластинами? Длина пластины l = 5 см, расстояние между ними d = 2 см, разность потенциалов между пластинами U = 650 В. [2 мм] Название темы: Электрическое поле в веществе §84 1. На какие группы по степени мобильности электрических зарядов делят все вещества? Чем определяется подвижность заряженных частиц в среде? 2. Какие заряды называют свободными? Какие вещества называют проводниками? Приведите примеры проводников. 3. Какие заряды называют связанными? Какие вещества называют диэлектриками? Приведите примеры диэлектриков. 4. Какие вещества называют полупроводниками? Приведите примеры полупроводников. 5. Сопоставьте энергии связи электрона с атомом проводника, полупроводника, диэлектрика. Название темы: Диэлектрики в электростатическом поле §85 1. На какие два типа делят молекулы веществ по характеру пространственного распределения в них зарядов? 2. В чем проявляется действие внешнего электростатического поля на молекулы полярного диэлектрика? 3. Как действует внешнее электростатическое поле на молекулы неполярного диэлектрика? 4. Почему диэлектрик ослабляет электростатическое поле? Сформулируйте определение относительной диэлектрической проницаемости среды. 5. Как используется поляризация частиц в сильном электростатическом поле в электрическом фильтре для очистки газа? Название темы: Диэлектрики в электростатическом поле §85. Задачи 1. Земной шар обладает отрицательным зарядом порядка Q = -5,7 • 105 Кл. Оцените напряженность электростатического поля, создаваемого этим зарядом вблизи поверхности Земли в воздухе и в водоемах, принимая R = 6400 км. Диэлектрическая проницаемость воды ε = 80. [125 В/м; 0,016 В/м] 2. Разность потенциалов между двумя заряженными плоскопараллельными пластинами в воздухе 200 В После их погружения в жидкий аммиак разность потенциалов оказалась равной 8 В. Чему равна диэлектрическая проницаемость аммиака? [25] 3. Свинцовый шарик плотностью ρ1 = 11,3 • 103 кг/м3 помещен в глицерин плотностью ρ2 = 1,26 • 103 кг/м3. Найдите заряд шарика, если в однородном электростатическом поле с напряженностью Е = 400 кВ/м, направленной вверх, шарик оказался взвешенным в глицерине. Диаметр шарика 0,5 см. [1,01 нКл] 4. Две плоскопараллельные пластины, имеющие заряды Q = +1 мкКл, погружены в керосин с диэлектрической проницаемостью ε = 2. Определите силу взаимодействия пластин Площадь каждой пластины конденсатора S = 25 см. [11,3 Н] 5. Два заряженных шарика, подвешенных на нитях одинаковой длины, опускаются в керосин, плотность которого ρ = 0,8 г/см3, а диэлектрическая проницаемость ε = 2. Найдите плотность материала шариков, если угол расхождения нитей в воздухе и в керосине один и тот же. [1,6 ⋅ 103 кг/м3] Название темы: Проводники в электростатическом поле §86 1. Чему равен суммарный заряд незаряженного проводника? 2. Как размещается избыточный заряд на изолированном проводнике в отсутствие внешнего электростатического поля? 3. Чему равна напряженность поля внутри проводника, помещенного в электростатическом поле? 4. Почему электростатическое поле не проникает внутрь проводника? Что называют электростатической защитой? 5. Почему электронейтральная металлическая сфера притягивает как положительные, так и отрицательные заряды, находящиеся на малых расстояниях от нее? Название темы: Распределение зарядов по поверхности проводника §87 1. Почему электронейтральный проводник заряжается при соприкосновении с заряженным проводником? 2. Почему при соединении заряженного проводника с землей (при заземлении) проводник становится электронейтральным? 3. Почему поверхность проводника является эквипотенциальной? 4. Три одинаковые металлические сферы, одна из которых имеет заряд Q, а две другие нейтральны, приводятся в контакт. Какие заряды будут на каждой из сфер после их разъединения друг от друга? 5. Имеются три одинаковые сферы, одна из которых заряжена, а две другие нейтральны. Как зарядить нейтральные сферы, не приводя их в контакт с заряженной сферой? Название темы: Распределение зарядов по поверхности проводника §87. Задачи 1. Восемь шарообразных капель ртути одноименно заряжены до одного и того же потенциала Определите потенциал φ капли ртути, получившейся в результате слияния этих капель. 2. Две проводящие сферы, радиусы которых R1 и R2, заряжены до потенциалов φ1 и φ2 Найдите потенциалы сфер после их соединения проволокой 3. Между двумя параллельными плоскостями площадью S с зарядами -Q и +Q, находящимися на расстоянии d друг от друга, вводится параллельная металлическая пластина толщиной d/З. Найдите разность потенциалов между плоскостями и заряды на сторонах пластин. [2Qd/3Sε0] 4. Тонкостенная металлическая сфера радиусом R1 = 2 см имеет заряд Q = 4 мкКл и окружена концентрично толстостенной металлической сферической оболочкой, внутренний радиус которой R2 = 3 см, а наружный R3 = 4 см. Определите поверхностную плотность заряда на внутренней и внешней поверхностях оболочки Постройте график зависимости напряженности поля, созданного сферой и оболочкой, от расстояния до их центра. [3,5 ⋅ 10-4 Кл/м2; 2⋅ 10-4 Кл/м2] 5. На стол перпендикулярно линиям напряженности электростатического поля положили друг на друга металлические пластины площадью S = 900 см2. Какой заряд останется на верхней пластине, если ее приподнять? Напряженность электростатического поля Е = 4 ⋅ 105 В/м. [3,2 ⋅ 10-7 Кл] Название темы: Электроемкость уединенного проводника §88 1. Почему масса жидкости в гидростатике аналогична заряду в электростатике? 2. Почему давление жидкости в гидростатике аналогично потенциалу в электростатике? 3. Сформулируйте определение электрической емкости уединенного проводника. Запишите единицу электроемкости. 4. Почему электроемкость сферы не зависит от заряда на ее поверхности? 5. Почему большой заряд не удерживается на сфере малого радиуса? Название темы: Электроемкость конденсатора §89 1. Какая система проводников называется конденсатором? Сформулируйте определение электроемкости конденсатора. 2. Как зависит электроемкость плоского конденсатора от его геометрических размеров? 3. Почему введение диэлектрика увеличивает электроемкость конденсатора? 4. Во сколько раз увеличивается электроемкость конденсатора при введении диэлектрика? 5. Почему электроемкость конденсатора не зависит от внешних электростатических полей? Название темы: Электроемкость конденсатора §89. Задачи 1. Заряд Q = +6 • 10-4 Кл на пластинах плоского конденсатора создает разность потенциалов между пластинами U = 200 В. Определите электроемкость конденсатора. [3 мкФ] 2. Постройте график изменения потенциала вдоль оси X, перпендикулярной пластинам плоского конденсатора. Поверхностная плотность заряда на пластинах ±σ, расстояние между ними d. Конденсатор заполнен диэлектриком с относительной диэлектрической проницаемостью ε. За нуль отсчета потенциала примите потенциал отрицательно заряженной пластины. 3. Какую площадь должны иметь пластины плоского воздушного конденсатора, для того чтобы его электроемкость была равна 1 пФ? Расстояние между пластинами d = 0,5 мм. Как изменится результат, если пространство между пластинами заполнить слюдой с относительной диэлектрической проницаемостью ε = 7? [56,5 мм2; 8,1 мм2] 4. Плоский воздушный конденсатор, электроемкость которого С = 12 пФ, имеет площадь пластин S = 1 см2. При какой разности потенциалов произойдет пробой воздуха между обкладками, если он возникает при напряженности поля Е = 3 МВ/м? [220 В] 5. Между пластинами плоского конденсатора площадью S = 1,25 см2 находится два слоя диэлектрика: слюдяная пластинка (ε1 = 7) толщиной d1 = 0,7 мм и парафин (ε2 = 2) толщиной d2 = 0,4 мм. Найдите электроемкость такого слоистого конденсатора. [10 пФ] Название темы: Энергия электростатического поля §90 1. Почему схлопываются пластины плоского конденсатора, предоставленные сами себе? 2. От каких величин зависит энергия электростатического поля, запасенная конденсатором? 3. Сформулируйте определение объемной плотности энергии электростатического поля. 4. Как объемная плотность энергии зависит от напряженности электростатического поля? 5. Приведите примеры использования энергии электростатического поля. Название темы: Энергия электростатического поля §90. Задачи 1. Рассчитайте энергию электростатического поля конденсатора емкостью 0,1 мкФ, заряженного до разности потенциалов 200 В. [2 мДж] 2. Энергия электростатического поля плоского конденсатора 2 мДж, расстояние между пластинами 0,5 мм. Найдите силы притяжения пластин друг к другу. [4 Н] 3. Заряд +Q распределен по пластинам плоского воздушного конденсатора, электроемкость которого С. Какая работа совершается внешними силами при увеличении расстояния между пластинами в 3 раза? 4. Из плоского заряженного конденсатора емкостью С выдвигают диэлектрик с диэлектрической проницаемостью ε. Найдите изменение электроемкости и энергии конденсатора. 5. Атмосферный электрический разряд в воздухе возникает при напряженности поля Е = 3 • 106В/м. Оцените объемную плотность энергии электростатического поля при этих условиях. [40 Дж/м3]

Рады приветствовать учеников всех учебных заведений всех возрастов на нашем сайте! Здесь вы найдете решебники и решения задач бесплатно, без регистрации.
davay5.com