3. Электростатика. Работа сил поля

21. Заряд 1 нКл переносится в воздухе из точки, находящейся на расстоянии 1 м от бесконечно длинной, равномерно заряженной нити, в точку на расстоянии 10 см от нее. Определить работу, совершаемую против сил поля, если линейная плотность заряда нити 1 мкКл/м. какая работа совершается на последних 20 см пути?

22. Заряд –1 нКл переместился в поле заряда +1,5 нКл из точки с потенциалом 100 В в точку с потенциалом 600 В. Определить работу сил поля и расстояние между точками.

23. Медленно движущийся электрон попадает в поле заряженного шара, радиус которого 10 см, заряд q = 1,110 ^-5 Кл. Какую скорость будет иметь электрон, когда он достигнет поверхности шара? Считать, что начальное расстояние электрона от поверхности шара / >> г.

24. Пылинка массой 410^-10 кг с зарядом 10^-16 Кл попадает в поле заряженного шарика, имея скорость 10 см/с, направленную к центру шарика. На какое расстояние она сможет приблизиться к шарику, заряд которого 10^-9 Кл?

25. Поверхность нагретой, отрицательно заряженной нити электрон покидает со скоростью V₀ = 20 м/с. Какую скорость он будет иметь на расстоянии R = 2 см от нее? Линейная плотность заряда нити τ = -210^-9 Кл/м, радиус нити г = 0,5 мм.

26. Длинный цилиндр радиусом R = 1 см равномерно заряжен с линейной плотностью т = 10^-5 Кл/м. -частица, попавшая в поле цилиндра, перемещается вдоль силовой линии от поверхности цилиндра до точки, находящейся на расстоянии 4 см от его поверхности. Как при этом изменится энергия -частицы (в эВ)?

27. Электрон с начальной скоростью V₀ = 2-10³ км/с движется вдоль однородного поля плоского конденсатора. Какова разность потенциалов на обкладках конденсатора, если электрон останавливается, пройдя путь s = 1,5 см. Расстояние между пластинами h = 5 см. Сколько времени будет двигаться электрон до остановки?

28. В зазор между пластинами плоского конденсатора влетает электрон, пройдя перед этим ускоряющее поле с разностью потенциалов 2,610⁴ В. Скорость электрона направлена параллельно пластинам конденсатора. Длина пластин 8 см; расстояние между ними 1 см. На сколько сместится электрон при выходе из зазора между пластинами, если разность потенциалов между ними 200 В?

29. Электрон влетел в плоский конденсатор, имея скорость V = 107 м/с, направленную параллельно пластинам. В момент вылета из конденсатора направление скорости электрона составило угол 35° с первоначальным направлением скорости. Определите разность потенциалов между пластинами, если длина пластин 10 см и расстояние между ними 2 см.

30. Электрон, получивший свою скорость под действием разности потенциалов U = 510³ В, попадает в середину между пластинами плоского конденсатора параллельно пластинам. Какую наименьшую разность потенциалов нужно приложить к конденсатору, чтобы электрон не вылетел из него? Длина конденсатора b = 5 см, расстояние между пластинами d = 1 см.

4. Электростатика. Конденсаторы. Энергия

31. Конденсатор с парафиновым диэлектриком ( ) заряжен до разности потенциалов 150 В. Напряженность поля в нем 610⁶ В/м. Площадь пластин 6 см². Определить емкость конденсатора и поверхностную плотность заряда на обкладках.

32. Конденсатор емкостью 16 мкФ последовательно соединен с конденсатором неизвестной емкости, и они подключены к источнику постоянного напряжения 12 В. Определить емкость второго конденсатора, если заряд батареи 24 мкКл.

33. Два конденсатора емкостью по 3 мкФ заряжены один до напряжения 100 В, а другой до 200 В. Определить напряжение между обкладками конденсатора, если они соединены параллельно одноименно заряженными обкладками; разноименно заряженными обкладками.

34. Батарею из двух конденсаторов емкостью 400 и 500 пФ соединили последовательно и включили в сеть с напряжением 220 В. Потом батарею отключили от сети, конденсаторы разъединили и соединили параллельно обкладками, имеющими одноименные заряды. Каким будет напряжение на зажимах полученной батареи?

35. Найти, как изменяется электроемкость и энергия плоского воздушного конденсатора, если параллельно его обкладкам ввести металлическую пластину толщиной 1 мм. Площадь обкладки конденсатора и пластины 150 см², расстояние между обкладками 6 мм. Конденсатор заряжен до 400 В и отключен от батареи.

36. Расстояние между обкладками плоского воздушного конденсатора 4 мм. На помещенный между обкладками конденсатора заряд Q = 4,9 нКл действует сила F = 98 мкН. Площадь обкладки 100 см². Определить напряженность поля и разность потенциалов между обкладками, энергию поля конденсатора и объемную плотность энергии.

37. Заряд конденсатора 1 мкКл, площадь пластин 100 см², зазор между пластинками заполнен слюдой. Определить объемную плотность энергии поля конденсатора и силу притяжения пластин.

38. К одной из обкладок плоского конденсатора прилегает стеклянная плоскопараллельная пластинка ( ) толщиной 9 мм. После того как конденсатор отключили от источника напряжением 220 В и вынули стеклянную пластинку, между обкладками установилась разность потенциалов 976 В. Определить расстояние между обкладками и отношение конечной и начальной энергии конденсатора.

39. Энергия плоского воздушного конденсатора 0,4 нДж, разность потенциалов на обкладках 60 В, площадь пластин 1 см². Определить расстояние между обкладками, напряженность и объемную плотность энергии поля конденсатора.

40. Под действием силы притяжения 1 мН диэлектрик между обкладками конденсатора находится под давлением 1 Па. Определить энергию, объемную плотность энергии поля конденсатора, если расстояние между обкладками 1 мм.