3.3 Электроемкость. Энергия электрического поля Вариант 4
1. Найдите емкость сферического конденсатора, состоящего из двух концентрических сфер радиусами R1 = 0,01 м и R2 = 0,0105 м. Пространство между сферами заполнено маслом {e = 4,5). Какого радиуса должен быть изолированный шар, чтобы он имел емкость, равную емкости рассматриваемого конденсатора?
2. Плоский воздушный конденсатор зарядили до разности потенциалов U0 = 200В. Затем конденсатор отключили от источника тока. Какой станет разность потенциалов между пластинами, если расстояние увеличить от d1 = 0,7 мм до d2 = 0,7 мм, а пространство между пластинами заполнить слюдой (e = 7)?
3. Пробивное напряжение для прессшпана толщиной 1 мм равно 18 000 В. Два конденсатора с изолирующим слоем из такого прессшпана соединены последовательно. Емкости конденсаторов равны соответственно 1100 и 400 пФ. Будет ли эта система пробита, если подать на нее разность потенциалов 30 000 В?
4. Система состоит из трех зарядов (q1 = q, q2 = -q, q3 = q), расположенных в вершинах равностороннего треугольника со стороной а. Какую работу необходимо совершить, чтобы удалить заряд q2 в бесконечность?
5. Эбонитовый (e = 3,0) шар равномерно заряжен по объему. Во сколько раз энергия электрического поля вне шара превосходит энергию поля, сосредоточенную в шаре?
3.3 Электроемкость. Энергия электрического поля Вариант 5
1. Получить выражение для емкости С сферического конденсатора. Радиусы концентрических обкладок R1 и R2, причем R1 < R2, диэлектрическая проницаемость диэлектрика, заполняющего пространство между обкладками, e.
2. Между пластинами плоского конденсатора находится плотно прилегающая стеклянная пластинка (e = 7,0). Конденсатор заряжен до разности потенциалов U1 = 100 В. Какова будет разность потенциалов U2, если вытащить стеклянную пластинку из конденсатора?
3
.
Конденсаторы соединены в батареи (см.
рис а и b). Каковы емкости
этих батарей? Покажите, что емкости этих
батарей равны, если выполняется условие:
4. Определить потенциальную энергию W системы четырех точечных зарядов, расположенных в вершинах квадрата со стороной длиной а = 10 см. Заряды одинаковы по модулю Q = 10 нКл, но два из них, расположенные рядом, отрицательны.
5. Сила F притяжения между пластинами плоского воздушного конденсатора равна 50 мН. Площадь S каждой пластины равна 200 см2. Найти объемную плотность энергии w поля конденсатора.
3.3 Электроемкость. Энергия электрического поля Вариант 6
1. При изучении фотоэлектрических явлений используют сферический конденсатор, состоящий из центрального катода - металлического шарика диаметром d1 = 1,5×10 -4 м и анода - внутренней поверхности сферической колбы диаметром d2 = 0,11 м, посеребренной изнутри. Найдите емкость такого конденсатора.
2. Пластины плоского воздушного конденсатора присоединены к источнику тока с напряжением U = 600 В. Площадь квадратной пластины конденсатора S = 100 см2, расстояние между пластинами d = 0,1 см. Какой ток будет проходить по проводам при параллельном перемещении одной пластины вдоль другой со скоростью V = 6 см/с?
3. Как нужно соединить конденсаторы С1 = 2 пФ, С2 = 4 пФ и С3 = 6 пФ, чтобы получить систему с емкостью С = 3 пФ?
4. Система состоит из четырех зарядов (q1 = q3 = q, q2 = q4 = -q), расположенных в вершинах квадрата со стороной а. Какую работу совершает поле при расположении всех зарядов в порядке возрастания их номеров вдоль одной прямой с расстоянием а между зарядами?
5. Заряд q распределен равномерно по объему шара радиуса R. Считая e = 1, найти отношение энергии внутри шара W1 к энергии W2 в окружающем пространстве.