Физика / Физика 1 часть / Метод.ч.1 стр.84-90

Название тем и номера задач по этим темам указаны в таблице 4.

Таблица 4.

Номер темы	Номера задач	Название темы
XI XII XIII	101 – 110 111 – 120 121 – 130	Закон Кулона. Напряженность электрического поля. Разность потенциалов. Работа по перемеще -нию заряда в электрическом поле Электроемкость. Соединение конденсаторов. Энергия электрического поля

101. Три одинаковых точечных заряда q₁ = q₂ = q₃ = 2 нКл находятся в вершинах равностороннего тре­угольника со сторонами а = 10 см. Определить модуль и направление силы , действующей на один из зарядов со стороны двух других.

102. На расстоянии d = 20 см находятся два точечных заряда: q₁ = 50 нКл и q₂ = 100 нКл. Определить си­лу , действующую на заряд q₃ = -10нКл, удаленный от обоих зарядов на одинаковое расстояние, равное d.

103.Параллельно бесконечной пластине, несущей заряд, равномерно распределенный по площади с поверхностной плотностью  =20 нКл/м², расположена тонкая нить с равномерно распределенным по длине зарядом ( = 0,4 нКл/м). Определить силу , действующую на отрезок нити длиной l = 1 м.

104. По тонкому кольцу радиусом R = 6 см равномерно распределен заряд q₁ = 24 нКл. Найти силу, действующую на точечный заряд q₂ = 0,5 нКл , расположенном на оси кольца на расстоянии а = 18 см от центра кольца?

105.Тонкий стержень длиной l = 20 см несет равно­мерно рас- пределенный заряд q = 0,1 мкКл. Определить напряженность электрического поля, создаваемого распределенным зарядом в точке А, лежащей на оси стержня на расстоянии а = 20 см от его конца.

106.Две длинные прямые параллельные нити находятся на рас- стоянии d = 10 cм друг от друга. На нитях равномерно распределены заряды с линейными плотностями τ₁ = -2 нКл/см и ₂ = 4 нКл/см. Определить напряженность электрического поля в точке, удаленной от первой нити на расстояние r₁ = 6 см и от второй на расстояние r₂ = 8 см.

107. Два точечных заряда q₁ = 2q и q₂ = q находятся на расстоянии d друг от друга. Найти положение точки на прямой, проходящей через эти заряды, напряженность поля в которой, равна нулю.

108.Треть тонкого кольца радиусом R = 10 см несет распреде- ленный заряд q = 50 нКл. Определить напряженность элект- рического поля, создаваемого распределенным зарядом в точке О, совпадающей с центром кольца.

109.Плоская квадратная пластина со стороной длиной a, равной 10 см, находится на некотором расстоянии от бесконечной, равномерно заряженной ( = 1 мкКл/м²) плоскости. Плоскость пластины составляет угол  = 30⁰ к линиям поля. Найти поток N_d электрического смещения через эту пластинку.

110.Пространственный заряд q =1·10^-7 Кл равномерно распределен по объему в форме шара радиусом R = 5 см. Рассчитать напряженность поля, созданного зарядом, в вакууме в точках, отстоящих от центра шара на расстоянии 10 см и 2 см.

111. Четыре одинаковых капли ртути, заряженных до потенциала φ = 10 В, сливаются в одну. Каков потен­циал φ₁ образовавшейся капли?

112.Электрическое поле образовано бесконечно длин­ной заряженной нитью, линейная плотность заряда кото­рой τ= 20 нКл/м. Определить разность потенциалов U двух точек поля, отстоящих от нити на расстоянии r₁= 8 см и r₂ = 12 см.

113. Тонкий стержень согнут в кольцо радиусом R =10 см. Он равномерно заряжен с линейной плотностью заряда τ = 800 нКл/м. Определить потенциал φ в точке, расположенной на оси кольца на расстоянии h = 10 см от его центра.

114.Заряд распределен равномерно по бесконечной плоскости с поверхностной плотностью  = 10 нКл/м². Определить разность потенциалов  двух точек поля, одна из которых находится на плоскости, а другая удалена от плоскости на расстояние d = 10 см.

115. Два точечных заряда q₁ = 6 мкКл и q₂ = 2 мкКл, находятся на расстоянии а = 60 см друг от друга. Какую работу необходимо свершить внешним силам, чтобы уменьшить расстояние между зарядами вдвое?

116. На расстоянии 4 см от бесконечно длинной заряженной нити с линейной плотностью заряда  = - 6  10^-7 Кл/м находится точечный заряд q₀ = 210^-9 Кл. Под действием поля заряд перемещается до расстояния 2 см от нити. Найти совершенную при этом работу.

117. Плоский конденсатор заряжен до разности потенциалов U = 100 В. Определить работу, которую совершают силы поля при перемещении заряда q₀ = 0,52 мкКл из точки А в точку В? ( рис. 19).

+ -

А B Рис. 19

118. В вершинах квадрата со стороной l находятся два положительных и два отрицательных заряда, абсолютные величины которых равны q (рис. 20). Какую работу следует совершить, чтобы заряд +q₀ перенести из центра квадрата в точку М, находящуюся в середине любой из сторон?

+q₀ M Рис.20

119. Электрон, пройдя в плоском конденсаторе путь от одной пластины до другой, приобрел скорость υ = 10⁵ м/с. Расстояние между пластинами d = 8 мм. Найти: 1) разность потенциалов U между пластинами;

2) поверхностную плотность заряда σ на пластинах.

120. Пылинка массой m = 5 нг, несущая на себе N = 10 электронов, прошла в вакууме ускоряющую раз­ность потенциалов U = 1 MB. Какова кинетическая энер­гия T пылинки? Какую скорость υ приобрела пылинка?

121.Шар радиусом R₁ = 6 см заряжен до потенциала ₁ = 300 В, а шар радиусом R₂ = 4 см - до потенциала ₂ = 500 В. Определить потенциал  шаров после того, как их соединили металлическим проводником. Емкостью соединительного проводника пренебречь.

122.К воздушному конденсатору, заряженному до разности потенциалов U = 600 В и отключенному от источника напряжения, присоединили параллельно второй незаряженный конденсатор таких же размеров и формы, но с диэлектриком (фарфор). Определить диэлектрическую проницаемость  фарфора, если после присоединения второго конденсатора разность потенциалов уменьшилась до U₁ = 100 В.

123.В плоский конденсатор вдвинули плитку парафина толщиной 1 см, которая вплотную прилегает к его пластинам. На сколько нужно увеличить расстояние между пластинками, чтобы получить прежнюю емкость?

124.Между пластинками плоского конденсатора, находящимися на расстоянии d₁=5 мм друг от друга, приложена разность потенциалов U=150 В. К одной из пластин прилегают плоскопараллельная пластинка фарфора толщиной d₂=3 мм. Найти напряженность Е₁ и Е₂ электрического поля в воздухе и фарфоре.

125.Даны три конденсатора с емкостями c₁ = 1 мкФ, c₂ = 2 мкФ и c₃ = 3 мкФ, соединенных, как показано на рис. 21, и подключенных к источнику тока с ЭДС ε = 12 В. Определить заряды на каждом из них.

С₂.

С₁

С₃ Рис. 21

ε

126.На рис. 22 изображена батарея конденсаторов. Определить ее емкость, если с₁ = с₃ = с; с₂ = с₄ = с₅ = 2с.

С₁ С₂

С₅

Рис. 22

С₃ С₄

_{+ –}

127.Конденсаторы электроемкостями с₁ = 2 мкФ, с₂ = 2 мкФ, с₃ = 3 мкФ, с₄ = 1 мкФ соединены так, как указано на рис.23. Разность потенциалов на обкладках четвертого конденсатора U₄ = 100 В. Найти заряды и разности потенциалов на обкладках каждого конденсатора, а также общий заряд и разность потенциалов.

Рис. 23 С2 С3 С1 С4

128. Конденсаторы емкостями с₁ = 2 мкФ, с₂ = 5 мкФ, и с₃ = 10 мкФ соединены последовательно и находятся под напря- жением U =850 В. Определить напряжение и заряд на каждом из конденсаторов.

129.Плоский воздушный конденсатор с площадью пластин 100 см² и расстоянием между ними в 1 мм заряжен до 100 В. Найти энергию конденсатора до и после раздвижения пластин до расстояния 2,5 см, если источник напряжения перед раздвижением: 1) не отключается; 2) отключается.

130. В пространстве между пластинами плоского конденсатора, присоединенного к полюсам батареи с напряжением 360 В, находится эбонит (ε = 2,7), расстояние между пластинами конденсатора 5,4 см. Затем эбонитовая пластинка вынимается. Как нужно изменить расстояние между пластинами конденсатора, чтобы энергия конденсатора осталась без изменений? Рассмотреть два случая: 1) если пластины остаются присоединенными к батарее; б) если пластины отключить от батареи.

98