
Serov_ch_1 / !poz049
.pdf
61
Учитывая, что заряд после присоединения второго конденсатора остался прежним, выразим разность потенциалов U2 следующим образом:
|
|
|
|
U2 = |
|
Q |
= |
C1U1 |
|
|
|
(4) |
||||||
|
|
|
|
C1 |
|
C1 |
+ C2 |
|
|
|||||||||
Подставив выражение U2 |
|
|
|
|
+ C2 |
|
|
|
|
|||||||||
в (3), найдем |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
C U 2 |
|
(C + C |
)C2U 2 |
или |
|
|
1 |
|
C C |
2 |
|
||||||
W ' = |
1 1 |
− |
1 |
2 |
1 1 |
W ' = |
|
|
1 |
U12 |
||||||||
|
2(C1 + C2 ) |
|
|
|
|
|||||||||||||
2 |
|
|
|
|
|
2 C1 + C2 |
||||||||||||
Произведем вычисления: W ' = |
1 3 10 |
−6 5 10−6 |
1600Дж = 1,5мДж |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
2 3 10−6 +5 10−6 |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пример 10. Металлический шар радиусом R=3 см несет заряд Q=20 нКл. Шар окружен слоем парафина толщиной d=2 см. Определить энергию W электрического поля, заключенного в слое диэлектрика.
Решение. Так как поле, созданное заряженным шаром, является неоднородным, то энергия поля в слое диэлектрика распределена неравномерно. Однако объемная плотность энергии будет одинакова во всех точках, отстоящих на равных расстояниях от центра сферы, так как поле заряженного шара обладает сферической симметрией.
Выразим энергию в элементарном сферическом слое диэлектрика объемом dV: dW =ωdV , где ω — объемная плотность энергии.
Полная энергия выразится интегралом
R+d
W = ∫ωdV = 4π ∫ωr 2 dr,
R
где r — радиус элементарного сферического слоя; dr — его толщина. Объемная плотность энергии определяется по формуле ω= ½εε0E2, где Е—напряженность поля. В нашем случае
E = |
Q |
и, следовательно, |
ω = |
Q2 |
. |
|
4πε0εr 2 |
32π 2ε0εr 4 |
|||||
|
|
|
|
Подставив это выражение плотности в формулу (1) и вынеся за знак интеграла постоянные величины, получим
|
|
W = |
Q 2 |
R∫+d |
dr |
= |
Q 2 |
( |
1 |
− |
1 |
) = |
|
Q 2 d |
. |
|
|
|
|
|
2 |
8πε0ε |
|
R + d |
8πε0 |
εR(R +d) |
|||||||
|
|
|
8πε0ε R r |
|
R |
|
|
|||||||||
Произведя вычисления по этой формуле, найдем |
W =12 мкДж. |
|
||||||||||||||
Пример 11. Сила тока в проводнике сопротивлением R =20 Ом нарастает в течение |
||||||||||||||||
времени ∆t = 2 с по линейному закону от I0 = 0 |
|
|
|
|
||||||||||||
до |
I =6А. |
Определить |
|
теплоту |
|
|
Q1 , |
|
|
|
|
выделившуюся в этом проводнике за первую секунду, и Q2 - за вторую, а также найти
отношение Q2 Q1
Решение. Закон Джоуля - Ленца в виде Q = I 2 Rt
справедлив для постоянного тока ( I = const ).
Если же сила тока в проводнике изменяется, то указанный закон справедлив для бесконечно малого интервала времени и записывается в виде

62
Здесь сила тока I |
dQ = I 2 Rdt . |
(1) |
|
|||
является некоторой функцией времени. В данном случае |
||||||
I = kt (2), где k |
- коэффициент пропорциональности, характеризующий скорость |
|||||
изменения силы тока: |
∆Ι |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
k = |
∆t = |
2 A c |
= 3A c |
|
|
С учетом (2) формула (1) примет вид |
dQ = k 2 Rt 2 dt .(3) |
|
||||
Для определения теплоты, выделившейся за |
конечный интервал времени ∆t , |
|||||
выражение (3) надо проинтегрировать в пределах от t1 |
до t2 : |
|||||
|
|
t |
|
1 |
|
|
|
Q = k 2 R∫2 t |
2 dt = |
k 2 R(t23 |
− t13 ) . |
||
|
|
|||||
|
|
t1 |
3 |
|
||
|
|
|
|
|
|
Произведем вычисления:
1
Q1 = 3 32 20(1− 0)Дж = 60Дж
1
Q2 = 3 32 20(8 −1)Дж = 420Дж
Следовательно, Q2 Q1 = 420
60 = 7 , т. е. за вторую секунду выделится теплоты в семь раз больше, чем за первую.
Пример 12. Источники тока с электродвижущими силами ε1 и ε2 включены в цепь, как показано на рис. Определить силы токов, текущих в сопротивлениях R2 и R3, если ε1=10В и ε2 = 4В, R1 = R4 = 2 Ом и R2 = R3 = 4 Ом. Сопротивлениями источников тока пренебречь.
Решение. Силы токов в разветвленной цепи определяют с помощью законов Кирхгофа. Чтобы найти четыре значения силы токов, следует составить четыре уравнения.
Указание. Перед составлением уравнений по закону Кирхгофа необходимо, вопервых, выбрать произвольно направления токов, текущих через сопротивления, указав их стрелками на чертеже, и, во-вторых, выбрать направление обхода контуров (последнее только для составления уравнений по второму закону Кирхгофа).
Выберем направления токов, как они показаны на рисунке, и условимся обходить контуры по часовой стрелке.
Рассматриваемая в задаче схема имеет два узла: А и B. Но составлять уравнение по первому закону Кирхгофа следует только для одного узла, так как уравнение, составленное для второго узла, будет следствием первого уравнения.
При составлении уравнений по первому закону Кирхгофа необходимо соблюдать правило знаков: ток, подходящий к узлу, входит в уравнение со знаком плюс; ток, отходящий от узла,— со знаком минус.
По первому закону Кирхгофа для узла B имеем:
I1+I2+I3-I4=0.
Недостающие три уравнения получим по второму закону Кирхгофа. Число независимых уравнений, которые могут быть составлены по второму закону Кирхгофа, также меньше числа контуров (в нашем случае контуров шесть, а
63
независимых уравнений три). Чтобы найти необходимое число независимых уравнений, следует придерживаться правила: выбирать контуры таким образом, чтобы в каждый новый контур входила хотя бы одна ветвь, не участвовавшая ни в одном из ранее использованных контуров.
При составлении уравнений по второму закону Кирхгофа необходимо соблюдать следующее правило знаков:
а) если ток по направлению совпадает с выбранным направлением обхода контуров, то соответствующее произведение IR входит в уравнение со знаком плюс, в противном случае произведение IR входит в уравнение со знаком минус,
б) если ЭДС повышает потенциал в направлении обхода контура, т. е. если при обходе контура приходится идти от минуса к плюсу внутри источника, то соответствующая ЭДС входит в уравнение со знаком плюс, в противном случае — со знаком минус.
По второму закону Кирхгофа имеем соответственно для контуров
AR1BR2A, AR1BR3A, AR3BR4A:
I1R1-I2R2=ε1-ε2,
I1R1-I3R3=ε1,
I3R3+I4R4=0,
Подставив в равенства (1)—(3) значения сопротивлений и ЭДС, получим систему уравнений:
I1+I2+I3-I4=0. 2I1-4I2=6,
2I1-4I3=10,
4I3+2I4=0,
Поскольку нужно найти только два тока, то удобно воспользоваться методом определителей (детерминантов). С этой целью перепишем уравнения еще раз в следующем виде:
I1+I2+I3-I4 =0. 2I1-4I2+0+0=6,
2I1+0-4I3+0=10, 0+0+4I3+2I4=0,
Искомые значения токов найдем из выражений
I2=∆I2/∆ и I3=∆I3/∆
где ∆ — определитель системы уравнений; ∆I2 и ∆I3—определители, полученные заменой соответствующих столбцов определителя ∆ столбцами, составленными из свободных членов четырех вышеприведенных уравнений. Находим:
|
1 |
1 |
1 |
−1 |
|
|
1 |
|
0 |
1 |
−1 |
|
|
|
1 |
1 |
0 |
−1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
∆ = |
2 |
− 4 0 |
0 |
= 96 |
∆I2 = |
2 |
|
6 |
0 |
0 |
= 0; |
∆I3 |
= |
2 −4 6 |
0 |
|
|
= −96 |
|||
|
2 |
0 |
− 4 0 |
|
|
2 |
10 − 4 0 |
|
|
|
2 |
0 |
10 0 |
|
|
|
|||||
|
0 |
0 |
4 |
2 |
|
|
0 |
|
0 |
4 |
2 |
|
|
|
0 |
0 |
0 |
2 |
|
|
|
Отсюда получаем I2=0, |
I3=-1 А. Знак минус у |
значения |
силы |
тока I3 |
|||||||||||||||||
свидетельствует |
|
о том, |
что |
при |
|
произвольном |
выборе |
направлений токов, |
указанных на рисунке, направление тока I3 было указано противоположно истинному. На самом деле ток I3 течет от узла B к узлу А.
64
Контрольная работа 3
Вариант |
|
|
|
Номера задач |
|
|
|
|
0 |
310 |
320 |
330 |
340 |
350 |
360 |
370 |
380 |
1 |
301 |
311 |
321 |
331 |
341 |
351 |
361 |
371 |
2 |
302 |
312 |
322 |
332 |
342 |
352 |
362 |
372 |
3 |
303 |
313 |
323 |
333 |
343 |
353 |
363 |
373 |
4 |
304 |
314 |
324 |
334 |
344 |
354 |
364 |
374 |
5 |
305 |
315 |
325 |
335 |
345 |
355 |
365 |
375 |
6 |
306 |
316 |
326 |
336 |
346 |
356 |
366 |
376 |
7 |
307 |
317 |
327 |
337 |
347 |
357 |
367 |
377 |
8 |
308 |
318 |
328 |
338 |
348 |
358 |
368 |
378 |
9 |
309 |
319 |
329 |
339 |
349 |
359 |
369 |
379 |
301.Расстояние l между свободными зарядами Q1=180 нКл и О2=720 нКл равно 60 см. Определить точку на прямой, проходящей через заряды, в которой нужно поместить
третий заряд Q3, так, чтобы система зарядов находилась в равновесии. Определить величину и знак заряда. Устойчивое или неустойчивое будет равновесие?
302.Два положительных точечных заряда Q и 4Q закреплены на расстоянии l=60 см друг от друга. Определить, в какой точке на прямой, проходящей через заряды,
следует поместить третий заряд Q1 так, чтобы он находился в равновесии . Указать, какой знак должен иметь этот заряд для того, чтобы равновесие было устойчивым, если перемещения заряда возможны только вдоль прямой, проходящей через закрепленные заряды.
303.Три одинаковых заряда Q = 1 нКл каждый расположены по вершинам
равностороннего треугольника. Какой отрицательный заряд Q1 нужно поместить в центре треугольника, чтобы его притяжение уравновесило силы взаимного отталкивания зарядов? Будет ли это равновесие устойчивым?
304.В вершинах квадрата находятся одинаковые заряды Q = -0,3 нКл каждый. Какой
отрицательный заряд Q1 нужно поместить в центре квадрата, чтобы сила взаимного отталкивания положительных зарядов была уравновешена силой притяжения отрицательного заряда?
305.Расстояние между двумя точечными зарядами Q1=l мкКл и Q2=-Q1 равно 10 см. Определить силу F, действующую на точечный заряд Q=0,1 мкКл, удаленный на r1=6 см от первого и на r1=8 см от второго зарядов.
306.В вершинах правильного шестиугольника со стороной а=10 см расположены точечные заряды Q, 2Q, 3Q, 4Q, 5Q, 6Q (Q= -0,1 мкКл). Найти силу F, действующую на точечный заряд Q, лежащий в плоскости шестиугольника и равноудаленный от его вершин.
307.Два одинаковых проводящих заряженных шара находятся на расстоянии r=60 см.
Сила отталкивания F1 шаров равна 70 мкН. После того как шары привели в соприкосновение и удалили друг от друга на прежнее расстояние, сила отталкивания
65
возросла и стала равной F2 =160 мкН. Вычислить заряды Q1 и Q2, которые были на шарах до их соприкосновения. Диаметр шаров считать много меньшим расстояния между ними.
308. Точечные заряды Q1=20 мкКл, Q2=-10 мкКл находятся на расстоянии d=5 см друг от друга. Определить напряженность поля в точке, удаленной на r1=3 см от
первого и на r2=4 см от второго заряда. Определить также силу F , действующую в этой точке на точечный заряд Q=l мкКл.
309. Три одинаковых точечных заряда Q1=Q2=Q3=2 нКл находятся в вершинах равностороннего треугольника со сторонами a=10 см. Определить модуль и
направление силы F , действующей на один из зарядов со стороны двух других.
310.Два положительных точечных заряда Q и 4Q закреплены на расстоянии d=10 см друг от друга. Определить, в какой точке на прямой, проходящей через заряды, следует поместить третий заряд так, чтобы он находился в равновесии. Указать, какой знак должен иметь этот заряд для того, чтобы равновесие было устойчивым, если перемещения зарядов возможны только вдоль прямой, проходящей через закрепленные заряды.
311.Тонкий стержень длиной l=20 см несет равномерно распределенный заряд τ=0,1
мкКл. Определить напряженность Е электрического поля, создаваемого распределенным зарядом в точке A, лежащей на оси стержня на расстоянии а=20 см от его конца.
312. По тонкому полукольцу радиуса R=10 см равномерно распределен заряд с
линейной плотностью τ=1 мкКл/м. Определить напряженность Е электрического поля, создаваемого распределенным зарядом в точке O, совпадающей с центром кольца.
313. Бесконечный тонкий стержень, ограниченный с одной стороны, несет равномерно распределенный заряд с линейной плотностью
τ=0,5 мкКл/м. Определить напряженность Е электрического поля, создаваемого распределенным зарядом в точке A, лежащей на оси стержня на расстоянии а=20 см от его начала.
314. По тонкому кольцу радиусом R=20 см равномерно распределен с линейной
плотностью τ=0,2 мкКл/м заряд. Определить напряженность Е электрического поля, создаваемого распределенным зарядом в точке A, находящейся на оси кольца на расстоянии h=2R от его центра.
315. Две трети тонкого кольца радиусом R=10 см несут равномерно распределенный с
линейной плотностью τ=0,2 мкКл/м заряд. Определить напряженность Е электрического поля, создаваемого распределенным зарядом в точке O, совпадающей с центром кольца.
316. Тонкое кольцо несет распределенный заряд Q=0,2 мкКл. Определить
напряженность Е электрического поля, создаваемого распределенным зарядом в точке A, равноудаленной от всех точек кольца на расстояние r = 20см. Радиус кольца
R=10 см.
317. Четверть тонкого кольца радиусом R=10 см несет равномерно распределенный
заряд Q=0,05 мкКл. Определить напряженность Е электрического поля, создаваемого распределенным зарядом в точке O, совпадающей с центром кольца.

66
318. По тонкому кольцу равномерно распределен заряд Q=10 нКл с линейной
плотностью τ=0,01 мкКл/м. Определить напряженность Е электрического поля, создаваемого распределенным зарядом в точке A, лежащей на оси кольца и удаленной от его центра на расстояние, равное радиусу кольца.
319. Треть тонкого кольца радиуса R=10 см несет распределенный заряд Q=50 нКл.
Определить напряженность Е электрического поля, создаваемого распределенным зарядом в точке O, совпадающей с центром кольца.
320. По тонкому полукольцу равномерно распределен заряд Q=20 мкКл с линейной плотностью τ=0,1
мкКл/м. Определить напряженность Е электрического поля, создаваемого распределенным зарядом в точке O, совпадающей с центром кольца.
321. На двух бесконечных параллельных плоскостях равномерно распределены заряды с поверхностными плотностями σ1 и σ2. Требуется: 1) используя теорему Остроградского-Гаусса и принцип суперпозиции
электрических полей, найти выражение Е(х) напряженности электрического поля в областях: I, II и III. Принять σ1=2σ, σ2=σ; 2) вычислить напряженность Е поля в
точке, расположенной слева от плоскостей, и указать направление вектора Е; 3) построить график Е(х).
322.Условие задачи 321. В п. 1 принять σ1=-4σ, σ2=2σ. В п. 2 принять σ=40 нКл/м2 и точку расположить между плоскостями.
323.Условие задачи 321. В п. 1 принять σ1=σ, σ2=- 2σ. В п. 2 принять σ=20 нКл/м2 и точку расположить справа от плоскостей.
324. На двух коаксиальных |
бесконечных |
цилиндрах радиусами R и 2R равномерно распре- |
делены заряды с поверхностными плотностями σ1 и σ2. Требуется: 1 ) используя теорему Остроградского-Гаусса: найти зависимость Е(r) напряженности электрического поля
от расстояния для трех областей: I, II и III. Принять σ1=-2σ, σ2=σ; 2) вычислить напряженность Е в точке, удаленной от оси цилиндров на расстояние r, и указать
направление вектора Е. Принять σ=50 нКл/м2, r=1,5R; 3) построить график E(r).
325.См. условие задачи 324. В п. 1 принять σ1=σ, σ2=-σ. В п. 2 принять σ=60 нКл/м2, r=3R.
326.См. условие задачи 324. В п. 1 принять σ1=-σ, σ2=4σ. В п.
2принять σ=30 нКл/м2, r=4R.
327.На двух концентрических сферах радиусом R и 2R равномерно распределены заряды с поверхностными
плотностями σ1 и σ2. Требуется:
1) используя теорему Остроградского-Гаусса, найти зависимость E(r) напряженности электрического поля от

67
расстояния для трех областей: I, II и III. Принять σ1=4σ, σ2=σ; 2) вычислить напряженность Е в точке, удаленной от центра на расстояние r, и указать направление
вектора Е. Принять σ=30 нКл/м2, r =1,5R; 3) построить график E(r).
328.Условие задачи 327. В п. 1 принять σ1=σ, σ2=-σ. В п. 2 принять σ=0,1 мкКл/м2, r
=3 R.
329.Условие задачи 327. В п. 1 принять σ1=-4σ, σ2=σ. В п. 2 принять σ=50 нКл/м2, r=1,5R.
330.Условие задачи 327. В п. 1 принять σ1=-2σ, σ2=σ. В п. 2
принять σ=0,1 мкКл/м2, r=3R.
331. Электрическое поле создано зарядами Q1=2 мкКл и Q2=-2 мкКл, находящимися на расстоянии а=10 см друг от друга. Определить работу сил поля, совершаемую при перемещении заряда Q=0,5 мкКл из точки 1 в точку 2.
332. Электрическое поле создано двумя одинаковыми положительными точечными зарядами Q. Найти работу А1,2 сил
поля по перемещению заряда Q1=10 нКл из точки 1 с потенциалом φ1=300 В в точку
2.
333.Тонкий стержень согнут в кольцо радиусом R=10 см. Он заряжен с линейной плотностью τ=300 нКл/м. Какую работу A надо совершить, чтобы перенести заряд Q=5 нКл из центра кольца в точку, расположенную
на оси кольца на расстоянии равном радиусу от центра его?
334.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.
335.Электрическое поле создано заряженным проводящим шаром, потенциал ϕ которого 300 В. Определить работу сил поля по перемещению заряда Q=0,2 мкКл из точки 1 в точку 2 .
336.Две параллельные заряженные плоскости, по-
верхностные плотности заряда которых σ1=2 мкКл/м2 и σ2=- 0,8 мкКл/м2, находятся на расстоянии d=0,6 см друг от друга. Определить разность потенциалов U между плоскостями.
337.Электрическое поле образовано бесконечно длинной заряженной нитью, линейная плотность заряда которой τ= 20 пКл/м. Определить разность потенциалов U двух точек поля, отстоящих от нити на расстоянии r1=8 см и r2=12 см.
338.Электрическое поле создано бесконечной равномерно заряженной плоскостью с поверхностной плотностью заряда σ=2 мкКл/м2. В этом
поле вдоль прямой, составляющей угол α = 60° с плоскостью, из точки 1 в точку 2, расстояние l между которыми равно 20 см, перемещается точечный электрический заряд Q=10 нКл. Определить работу A сил поля по перемещению заряда.
339. Тонкая квадратная рамка равномерно заряжена с линейной плотностью заряда τ=200 пКл/м. Определить потенциал ϕ поля в точке пересечения диагоналей.

68
340. На отрезке прямого провода равномерно распределен заряд с линейной плотностью τ=1 мкКл/м. Определить работу A сил поля по перемещению заряда Q=1 нКл из точки B в точку С.
341. Конденсатор емкостью C1=10 мкФ заряжен до
напряжения U=10 В. Определить заряд на обкладках этого конденсатора после того, как параллельно ему был подключен другой, незаряженный, конденсатор емкостью C2=20 мкФ.
342.Конденсаторы емкостью C1=5 мкФ и C2=10 мкФ заряжены до напряжений U1=60В и U2=100В соответственно. Определить напряжение на обкладках конденсаторов после их соединения обкладками, имеющими одноименные заряды.
343.Два конденсатора емкостями C1=2 мкФ и C2=5 мкФ заряжены до напряжений U1=100 В и U2=150 В соответственно. Определить напряжение на обкладках конденсаторов после их соединения обкладками, имеющими разноименные заряды.
344.Конденсаторы емкостями C1=2 мкФ, С2=5 мкФ и С3=10 мкФ соединены последовательно и находятся под напряжением U=850 В. Определить напряжение и заряд на каждом из конденсаторов.
345.Два одинаковых плоских воздушных конденсатора емкостью C=100 пФ каждый соединены в батарею последовательно. Определить, на сколько изменится емкость C батареи, если пространство между пластинами одного из конденсаторов заполнить парафином.
346.Два конденсатора емкостями C1=5 мкФ и C2=8 мкФ соединены последовательно
и присоединены к батарее с ЭДС ε=80 В. Определить заряды Q1 и Q2 конденсаторов и разности потенциалов U1 и U2 между их обкладками.
347. Два металлических шарика радиусами R1=5 см и R2=10 см имеют заряды Q1=40 нКл и Q2=-20 нКл соответственно. Найти энергию W, которая выделится при разряде, если шары соединить проводником.
348.Плоский конденсатор состоит из двух круглых пластин радиусом R=10 см каждая. Расстояние между пластинами d=2 мм. Конденсатор присоединен к источнику напряжения U=80 В. Определить заряд Q и напряженность Е поля конденсатора в двух случаях: а) диэлектрик — воздух; б) диэлектрик — стекло.
349.Пространство между пластинами плоского конденсатора заполнено двумя
слоями диэлектрика: стекла толщиной d1=0,2 см и слоем парафина толщиной d2=0,3 см. Разность потенциалов между обкладками U=300 В. Определить напряженность Е поля и падение потенциала в каждом из слоев.
350.Плоский конденсатор с площадью пластин S=200 см2 каждая заряжен до разности потенциалов U=2 кВ. Расстояние между пластинами d=2 см. Диэлектрик -
стекло. Определить энергию W поля конденсатора и плотность энергии ω поля.
351.Уединенная металлическая сфера электроемкостью C=10 пф заряжена до потенциала φ=3 кВ. Определить энергию W поля, заключенного в сферическом слое, ограниченном сферой и концентрической с ней сферической поверхностью, радиус которой в три раза больше радиуса сферы.
352.Электрическое поле создано заряженной (Q=0,1 мкКл) сферой радиусом R=10cм. Какова энергия W поля, заключенная в объеме, ограниченном сферой и концентрической с ней сферической поверхностью, радиус которой в два раза больше радиуса сферы?
69
353.Уединенный металлический шар радиусом R1=6 см несет заряд Q. Концентрическая этому шару поверхность делит пространство на две части (внутренняя конечная и внешняя бесконечная), так что энергии электрического поля обеих частей одинаковы. Определить радиус R2 этой сферической поверхности.
354.Сплошной парафиновый шар радиусом R= 10 см заряжен равномерно по объему с объемной плотностью ρ=10 нКл/м3. Определить энергию W1 электрического поля, сосредоточенную в самом шаре, и энергию W2 вне его.
355.Эбонитовый шар равномерно заряжен по объему. Во сколько раз энергия электрического поля вне шара превосходит энергию поля, сосредоточенную в шаре?
356.Уединенная металлическая сфера электроемкостью C=4пФ заряжена до
потенциала ϕ =1 кВ. Определите энергию поля, заключенную в сферическом слое между сферой и концентрической с ней сферической поверхностью, радиус которой в 4 раза больше радиуса уединенной сферы.
357.Две концентрические проводящие сферы радиусами 20 см и 50 см заряжены соответственно одинаковыми зарядами по 100нКл. Определите энергию электростатического поля, заключенную внутри шара.
358.Сплошной шар из диэлектрика радиусом 5 см заряжен равномерно с объемной плотностью 10 нКл/м3. Определите энергию электростатического поля, заключенную в окружающем шар пространстве.
359.Металлический шар радиусом R=3 см несет заряд Q=20 нКл. Шар окружен слоем парафина толщиной d=9 см. Определить энергию W электрического поля, заключенного в слое диэлектрика.
360.Металлический шар радиусом R=3 см несет заряд Q=20 нКл. Шар окружен слоем парафина толщиной d=2 см и слюды d=4 см. Определить энергию W электрического поля, заключенного в системе шар - диэлектрик.
361.Сила тока в проводнике сопротивлением R=10 Oм за время t=50 с равномерно
нарастает от I1=5 А до I2=10 А. Определить количество теплоты Q, выделившееся за это время в проводнике.
362.За время t=20 с при равномерно возраставшей силе тока от нуля до некоторого максимума в проводнике сопротивлением R=5 Oм выделилось количество теплоты Q=4 кДж. Определить скорость нарастания силы тока, если сопротивление проводника R=5Oм.
363.Сила тока в проводнике сопротивлением R=10 Ом изменяется со временем по
закону I = I0e−αt , где I0=20 A, α=102 c-1. Определить количество теплоты,
выделившееся в проводнике за время t=10-2 с.
364. Сила тока в проводнике изменяется со временем по закону I = I0 sin ωt . Найти заряд Q, проходящий через поперечное сечение проводника за время t, равное половине периода T, если начальная сила тока I0=10 A, циклическая частота ω=50πс-1.
365.В проводнике за время t=10 с при равномерном возрастании силы тока от I1=1 A до I2=2 A выделилось количество теплоты Q=5 кДж. Найти сопротивление R проводника.
366.За время t=8 с при равномерно возраставшей силе тока в проводнике сопротивлением R=8 Oм выделилось количество теплоты Q=500 Дж. Определить заряд q, проходящий в проводнике, если сила тока в начальный момент времени равна нулю.

70
367.За время t=10 с при равномерно возрастающей силе тока от нуля до некоторого максимума в проводнике выделилось количество теплоты Q=40 кДж. Определить среднюю силу тока <I> в проводнике, если его сопротивление R=25 Oм.
368.Сила тока в цепи изменяется по закону I = I0 sin ωt . Определить количество
теплоты, которое выделится в проводнике сопротивлением R=10 Oм за время, равное четверти периода (от t=0 до t2=T/4, где Т=10 с, I 0=2 A).
369. Определить количество теплоты Q, выделившееся за время t=10 с в проводнике сопротивлением R=10 Oм, если сила тока в нем, равномерно уменьшаясь, изменилась от I1=10 A до I2=0.
370. Сила тока в цепи изменяется со временем по закону I = I0e−αt . Определить
количество теплоты, которое выделится в проводнике сопротивлением R=20 Oм за
время, в течение которого ток уменьшится в е раз. Коэффициент α принять равным
2 10-2 с-1, I0 =5 A.
371.Имеется N одинаковых гальванических элементов с ЭДС ε1 и внутренним сопротивлением r1 каждый. Из этих элементов требуется собрать батарею, состоящую из нескольких параллельно соединенных групп, содержащих по n последовательно соединенных элементов. При каком значении n сила тока I во внешней цепи, имеющей сопротивление R, будет максимальной? Чему будет равно внутреннее сопротивление r, батареи при этом значении n?
372.К источнику тока с ЭДС ε=1,5 В присоединили катушку с сопротивлением R=0,1
Ом. Амперметр показал силу тока, равную I1=0,5A. Когда к источнику тока присоединили последовательно еще один источник тока с такой же ЭДС, то сила тока I2 в той же катушке оказалась равной 0,4 А. Определить внутренние сопротивления r1
иr2 первого и второго источников тока.
373. Два одинаковых источника тока с ЭДС ε = 1,2 В и внутренним сопротивлением r=0,4 Ом соединены, как показано на рис. а, б. Определить силу тока I в цепи и разность потенциалов U между точками А и В в первом и втором случаях.
374. Два элемента (ε1=l,2 В, r1=0,l Ом; ε2=0,9 В, r2=0,3 Ом) соединены одноименными полюсами. Сопротивление R соединительных проводов равно 0,2 Ом. Определить
силу тока I в цепи.
375.Две батареи аккумуляторов (ε1=10 В, r1=l Ом; ε2=8 В, r2=2 Ом) и реостат (R=6 Ом) соединены, как показано на рисунке. Найти силу тока в батареях и реостате.
376.Определить силу тока I3 в резисторе сопротивлением R3 и
напряжение U3 на концах резистора, если ε1=4 В, ε2=3 В, R1=2 Oм, R2=6 Ом, R3=1 Ом. Внутренними сопротивлениями источников тока пренебречь. 377. Два источника тока (ε1= 8B, r1=2 Ом; ε2=6 В, r2=1,5 Ом) и реостат (R ==10 Ом) соединены, как показано
на рисунке. Вычислить силу тока I, текущего через реостат.
378. Три батареи с ЭДС ε1=12 В, ε2=5 В и ε3=10В и одинаковыми внутренними сопротивлениями r, равными 1 Ом, соединены между собой одноименными полюсами. Сопротивление соединительных
проводов ничтожно мало. Определить силы токов I, идущих через каждую батарею.