5. Электромагнитные явления

5.1. С какой силой притягивается электрон к ядру атома водорода, если диаметр атома водорода 10^-8см, а заряд электрона равен 1,6·10¹⁹Кл?

5.2. Во сколько раз сила гравитационного притяжения между двумя протонами меньше их силы электростатического отталкивания? Заряд протона 1,6·10^-19Кл, масса протона 1,7·10^-27кг.

5.3. Два одноименных заряда 6·10^-9 и 11·10^-9Кл находятся на расстоянии 6см друг от друга. На каком расстоянии между ними следует поместить третий заряд, чтобы вся система находилась в равновесии?

5.4. В центре квадрата расположен положительный заряд 2,5·10^-7Кл. Какой отрицательный заряд следует поместить в каждой вершине квадрата, чтобы система зарядов находилась в равновесии?

5.5. С какой силой действует электрическое поле в атмосфере на молекулу кислорода, содержащую один избыточный электрон, если напряженность поля в приземном слое атмосферы 130В/м (заряд электрона е = 1,6·10^-19Кл)?

5.6. Два заряда 17·10^-9 и-6·10^-9Кл находятся на расстоянии 5см друг от друга. Найдите на прямой, проходящей через данные заряды, точку, в которой напряженность поля равна нулю.

5.7. Разность потенциалов электрического поля Земли между двумя точками, отстоящими по вертикали на 0,5м, равна 60В. Определите напряженность поля Земли в приземном слое, считая его однородным. Каков потенциал поля относительно Земли на высоте 10м?

5.8. Эквипотенциальная линия проходит через точку с напряженностью Е₁ = 5кВ/м, отстоящую от создающего поле заряда на расстоянии R₁ = 2,5см. На каком расстоянии от заряда проходит другая эквипотенциальная линия, чтобы разность потенциалов между линиями ∆φ= 25 В.

5.9. Конденсатор емкостью С₁ = 20мкФ заряжен до напряжения U₁ = 200В. К нему присоединяют параллельно незаряженный конденсатор емкостью C₂ = 300мкФ. Какое напряжение установится после их соединения?

5.10. Конденсаторы емкостью 250 и 500 мкФ соединили параллельно и подключили к источнику постоянного напряжения 12В. Найдите заряд каждого конденсатора, их общий заряд и общую емкость.

5.11. Найдите напряженность поля плоского конденсатора с расстоянием между пластинами 5·10^-2м, если электрон, двигаясь вдоль силовой линии от одной пластины к другой, приобретает скорость 3·10⁶м/с.

5.12. Энергия плоского конденсатора, присоединенного к источнику тока с напряжением 300 В, равна 2,3·^.10^-2 Дж. Определите емкость такого конденсатора.

5.13. Два конденсатора емкостью С₁ = 2мкФ и С₂ = 3мкФ соединили последовательно и зарядили до разности потенциалов U= 1000 В. Найдите изменение энергии системы, если ее отключить от источника напряжения и одноименно заряженные обкладки конденсатора соединить параллельно.

5.14. Генератор постоянного тока дает во внешнюю цепь ток 10А. Сопротивление внешней цепи 11,5Ом. Определите ЭДС, индуцируемую в обмотке якоря, и напряженность на зажимах генератора, если сопротивление якоря 0,3Ом.

5.15. Батарея из двух параллельно соединенных источников с ЭДС 2 и 1,8 В и внутренним сопротивлением 0,05Ом каждый замкнута на сопротивление 2Ом. Найдите силу тока, проходящего через сопротивление и через источники.

5.16. Найдите длину медного провода, свернутого в бухту, не разматывая его, если при подсоединении его к источнику ЭДС напряжением 30В по проводу проходит ток 6А. Сечение провода 1,5мм², удельное сопротивление провода 1,72·10^-8Ом ^.м.

5.17. Два параллельно соединенных сопротивления, из них одно сопротивление в 2 раза больше другого, включены в сеть напряжением 90В. Найдите величину этих сопротивлений и ток в них, если до разветвления ток равен 1,5А.

5.18. Генератор постоянного тока развивает ЭДС 150В и дает во внешнюю цепь ток 30А. Определите мощность, передаваемую потребителю; мощность потерь внутри источника и КПД источника, если его внутреннее сопротивление 0,6Ом.

5.19. При прохождении постоянного тока в течение 30мин через сопротивление 5Ом выделилась энергия 750кДж. Определите ток и падение напряжения на сопротивлении.

5.20. По двум параллельным бесконечно длинным проводникам, находящимся на расстоянии d= 10см друг от друга, текут токи противоположного направления величиной I = 30А. Определите напряженность магнитного поля в точке, расположенной посередине между проводниками. Чему равна напряженность магнитного поля в точке, которая находится на расстоянии r₁ = 15см от одного проводника и r₂ = 5см от другого и расположена в плоскости, проходящей через оба проводника?

5.21. Определите силу тока в катушке радиусом 30см, содержащей 600 витков, если в центре катушки напряженность магнитного поля 6000А/м.

5.22. Чему равна механическая мощность, развиваемая при перемещении прямолинейного проводника длиной 20см со скоростью 5м/с в однородном магнитном поле с индукцией 0,1Тл, если угол между направлением движения проводника и направлением вектора индукции магнитного поля составляет 90°, а величина тока в проводнике 50А?

5.23. Электрон, прошедший ускоряющую разность потенциалов 500В, попал в вакууме в однородное магнитное поле и движется по окружности радиусом 10см. Определите напряженность магнитного поля, если скорость электрона перпендикулярна вектору напряженности магнитного поля.

5.24. Через катушку радиусом R = 2см, содержащую N = 500 витков, проходит постоянный ток I = 5А. Определите индуктивность катушки, если напряженность магнитного поля в ее центре Н = 10⁴А/м.

5.25. Определите энергию магнитного поля соленоида, содержащего N = 500 витков, которые намотаны на картонный каркас радиусом R = 2см и длиной I = 0,5м, если по нему течет ток I = 5A.

5.26. В однородном магнитном поле с индукцией В = 0,1Тл помещен круговой виток радиусом R = 10см. Сила тока в витке I = 1А, а плоскость витка параллельна линиям магнитной индукции. Определить вращающий момент M, действующий на виток.

5.27. По рамке, имеющей форму квадрата, течет ток I = 1А. Магнитный момент рамки равен р_m = 0,8А·м². Определить длину стороны рамки.

5.28. . Протон влетает в однородное магнитное поле с индукцией В = 0,1Тл перпендикулярно линиям магнитной индукции со скоростью υ = 1·10⁷м/с. Определить силу с которой магнитное поле действует на протон.

5.29. Определите магнитный поток Ф через поперечное сечение (один виток) катушки без сердечника, содержащей N = 80 витков провода длиной 10см. Радиус катушки R = 2см, а сила тока в ней I = 2А. Определить потокосцепление ψ катушки.

5.30. Сила тока в обмотке соленоида, содержащего N = 1500 витков, равна I = 5А. Магнитный поток через один виток соленоида составляет Ф = 200мкВб. Определить энергию магнитного поля W в соленоиде.