КАЧЕСТВЕННЫЕ ЗАДАЧИ

ДИСЦИПЛИНА «ЭЛЕКТРОТЕХНИКА»

Закон кулона

1. Сила, с которой поле действует на точечный заряд Q, равна F. Как изменится напряженность поля, если силу уменьшить в два раза, а заряд увеличить в три раза?

2. Как изменится напряженность поля в точке, отстоящей от заряда Q на расстоянии r, если заряд удалить от этой точки на расстояние 2 r? 5 r?

3. Заряд Q удален от точки, где определяется напряженность Е на расстояние r. Заряд увеличили вдвое, а расстояние уменьшили вдвое. Как изменится напряженность в этой точке по сравнению с пер­воначальной? (Среда остается той же.)

4. Точка, где определяется напряженность элек­трического поля Е от действия точечного заряда Q в вакууме, находится на расстоянии r от этого заряда. Как надо изменить точечный заряд, помещенный а воду, чтобы в точке, отстоящей на том же расстоянии r от заряда Q, напряженность поля не изменилась?

5. Напряженность электрического поля в точке, отстоящей от положительного заряда на расстоянии r равна Е. Какова напряженность в точке, отстоящей от того же заряда на расстоянии: а) 3r; б) r/4; в) 0,2r?

6. Электрический заряд Q создает в точке, отстоящей от него на расстоянии r в вакууме, напряженность Е. Как изменится напряженность поля, если заряд поместить: а) в воду; б) в спирт и уменьшить расстояние в два раза; в) в парафин и увеличить расстояние в пять раз?

7. Точечный заряд Q создает в точке, находившейся на расстоянии r от него, напряженность ноля Е. Заряд помещен в керосин. Как изменится напряженность поля, если керосин заменить спиртом, а расстояние r увеличить в три раза?

8. Сила взаимодействия двух зарядов Q₁ и Q₂ помещенных в стекло, равна F. Как изменится сила взаимодействия этих зарядов, если их переместить: а) в вакуум; б) в воду и одновременно увеличить расстояние между ними в два раза?

9. В вершины равностороннего треугольника помещены три одинаковых заряда: Q₁ и Q₂ и Q₃. Найти графически силу, действующую на заряд Q₁ если: а) все заряды положительные; б) все заряды отрицательные:, в) Q₁ —положительный, Q₂ и Q₃ — Отрицательные; г) Q₁—положительный, Q₂ и Q₃ — разнополярные; д) Q₁—отрицательный, Q₂ и Q₃ — разнополярные.

10. Сила взаимодействия двух одинаковых точеч­ных зарядов, находящихся на расстоянии r друг от друга, равна F. Как она изменится, если уменьшить расстояние между зарядами в два раза и одновремен­но уменьшить один из зарядов тоже вдвое?

11. Два одноименных положительных заряда Q₁ и Q2 находятся на расстоянии r друг от друга. Найти напряженность электрического поля в точке, находящейся посередине между ними, если: а) Q₁ = Q₂; б) Q₁ = 2Q₂ Определить направление вектора напряженности.

12. Определить графически напряженность элек­трического поля в точке, находящейся посередине между двумя одинаковыми: а) отрицательными; б) разноименными зарядами. Записать выражение для определения напряженности поля в этой точке для обоих случаев. Как изменится напряженность: а) при увеличении расстояния между зарядами в четыре раза; б) при уменьшении расстояния в два раза?

13. Определить графически напряженность поля в точке, находящейся в вершине равностороннего треугольника, если в две другие помещены: а) одноименные заряды Q₁ = Q₂; б) разноименные и Q₁ = 2 Q₂; в) одноименные и Q₁ = 0,1 Q₂ Среда во всех случаях постоянна.

14. Чему равна напряженность электрического поля в точке, находящейся в центре квадрата, если в его вершины помещены одинаковые: а) одноименные заряды; б) в двух соседних вершинах— положительные и двух других —отрицательные; в) в двух противопо­ложных вершинах—положительные, в двух других — отрицательные; г) в трех вершинах — положительные, в четвертой—отрицательный? Среда во всех случаях неизменна.

15. На рисунке 1.1 показаны пути перемещения заряда, находящегося в поле точечного заряда Q из точки А в точки В и С. Сравнить работу по перемещению этого за­ряда А_АВ и А_АС.

16. Сравнить работу по перемещению заряда из точки М в точки N и К электростатического поля заряда Q (рисунок 1.1).

17. Из одной точки электрического поля в дру­гую, находящуюся на расстоянии ℓ от нее, перемеща­ется под действием сил этого поля, имеющего напряженность Е, заряд Q. Как изменится работа по перемещению этого же заряда на то же расстояние, если напряженность поля уменьшится до 0,1 Е? Как при этом изменится разность потенциалов и этих точках?

18. Напряжение между двумя зажимами источ­ника равно U. Записать выражение для определения работы, затрачиваемой на перемещение заряда Q. Как изменится работа, если напряжение увеличить и 3 раза, а заряд при этом увеличить в два раза?

19. Напряжение на разомкнутых зажимах источника U = 27 В. Определить потенциалы зажимов «+» и «-» при заземленных зажимах «-» и «+».

20. В электрическое поле помещены три диэлектрика: слюда, стекло, янтарь. Какой из диэлектриков сильнее ослабляет электрическое поле?

21. Напряженность электрического поля Е = 10 кВ. В него помещают поочередно диэлектрики: слюду, фарфор, стекло. Определить напряжен­ность поля в каждом случае.

22. Как зависит пробивное напряжение диэлектрика от его толщины при постоянном приложенном к нему напряжении?

23. При каких условиях диэлектрик может стать проводником?

24. Между обкладками плоского воздушного конденсатора вводят тонкую пластину параллельно обкладкам. Как изменится при этом емкость кон­денсатора?

25. Как изменится емкость плоского воздушного конденсатора, если параллельно его обкладкам в воз­душный промежуток ввести металлическую пластину, соизмеримую по толщине с шириной этого проме­жутка?

26. Плоский воздушный конденсатор подсо­единен к источнику и заряжен до напряжения U. Как изменится напряженность поля конденсатора, если в воздушный промежуток между его обкладками вставить пластину из слюды с толщиной, равной ширине этого промежутка?

27. Плоский воздушный конденсатор был за­ряжен до напряжения U и отсоединен от источника. В воздушный промежуток вставили пластину из диэлектрика с диэлектрической проницаемостью ε той же толщины, что и ширина этого промежутка. Как при этом изменится напряженность поля конден­сатора?

28. Расстояние между пластинами воздушного конденсатора d, при этом его емкость равна С. Как изменится емкость конденсатора, если: а) рас­стояние между пластинами увеличить в два раза; б) площадь пластин уменьшить в три раза и рас­стояние— в два раза; в) расстояние между пласти­нами увеличить в два раза, а в качестве диэлектрика использовать стекло?

29. Емкость плоского воздушного конденсатора С. Как должна быть изменена площадь пластин при введении между ними диэлектрика с проницаемостью ε, чтобы емкость конденсатора осталась постоянной при неизменном расстоянии между пластинами?

30. Как изменится емкость плоского конден­сатора, если его обкладки раздвинуть?

31. Как зависит емкость плоского конденсатора от материала и толщины обкладок?

32. Плоский воздушный конденсатор подклю­чен к источнику питания с напряжением U. Как изменится напряженность электрического поля конденсатора, если между его пластинами ввести любой твердый диэлектрик толщиной, равной ширине воз­душного зазора?

33. Плоский воздушный конденсатор заряжен от источника питания до напряжения U и затем отсоединен от него. Как изменится напряженность электрического поля конденсатора, если между его пластинами поместить диэлектрик толщиной, равной ширине воздушного зазора?

34. Как изменятся емкость конденсатора и его заряд, если напряжение, приложенное к конденсатору: а) увеличить в два раза; б) уменьшить в пять раз?

35. Плоский воздушный конденсатор подсо­единен к источнику. Как изменится энергия элект­рического поля конденсатора, если в качестве диэлектрика использовать стекло?

36. Как изменится энергия электрического поля воздушного конденсатора, подключенного к источнику с напряжением U, если: а) уменьшить расстояние между обкладками; б) увеличить это расстояние?

37. Плоский воздушный конденсатор зарядили до напряжения U и отсоединили от источника, после чего увеличили расстояние между пластинами вдвое. Как при этом изменится энергия электрического поля?

38. К двум последовательно включенным кон- морам С1 и С2 подведено напряжение U. Определить в общем виде эквивалентную емкость и напряжения на каждом конденсаторе, если С₂ = 4С₁.

39. К трем последовательно соединенным кон­цам одинаковой емкости С подведено напряжение U. Как изменится распределение напряже­ния на каждом из конденсаторов, если один конденсатор закоротить? Сравнить энергию электрического поля дня этих двух случаев.

40. На рисунке 1.2 представлена схема соединения конденсаторов емкостью С каждый. Найти в общем виде эквивалентную емкость такого соединения. Как изменится эквивалентная емкость, если закоротить конденсатор С₂?