Електростатика і електродинаміка

Закон Кулона , де електрична стала 8.85*10 Ф/м, відстань між зарядами і . Напруженість електричного поля – силова характеристика цього поля, . Потенціал електричного поля – енергетична характеристика цього поля, , відсіль . Напруга , де - електрорушійна сила, а - різниця потенціалів. Електроємність конденсатора , електроємність плоского конденсатора де діелектрична проникність діелектрика між обкладками конденсатора, риск кожної обкладки, а відстань між ними. Електроємність сферичного конденсатора , де радіус сфери. Загальна ємність конденсаторів, з’єднаних паралельно , а при послідовному з’єднанні . Поверхнева густина заряду . Енергія зарядженого конденсатора .

Закон Ома для ділянки кола , сила струму в амперах (А), напруга в вольтах (В), . омічний опір в омах (Ом). Закон Ома для замкненого кола , де зовнішній опір, а внутрішній опір. Відсіль , де падіння напруги на зовнішньому опорі, а падіння напруги на внутрішньому опорі. Коефіцієнт корисної дії джерела струму . Опір провідника , де питомий опір, довжина провідника, а площа його перерізу. Загальний опір при послідовному з’єднанні провідників , при паралельному їх з’єданні . Робота постійного струму за час , потужність струму . Кількість теплоти, яка виділяється в провіднику під час проходження струму (закон Джоуля-Ленца) .

 

Сила, яка діє на провідник зі струмом в магнітному полі (сила Ампера) , де модуль вектора магнітної індукції, довжина провідника, кут між напрямом струму та вектором магнітної індукції. Сила, яка діє на заряджену частинку, що рухається в магнітному полі (сила рискор) . Якщо магнітне поле однорідне, а кут , то заряджена частинка рухається по колу радіуса . В цьому випадку сила Лоренца є доцентровою силою . Період обертання зарядженої частинки . Якщо в магнітному полі рухається електрон, його заряд 1.6*10 Кл (кулона), а маса 9.1*10 кг. У протона заряд такий же як і у електрона, тільки позитивний, а маса протона кг.

 

Цикл 6 задач з фізики на розділ „Електростатика”

Задача 6.1.

Два точкових заряди знаходяться у повітрі ( на відстані см один

від одного і взаємодіють з деякою силою. На якій відстані треба розмістити

ці заряди у маслі ( ), щоб одержати ту ж силу взаємодії?

Відповідь (В) см

Задача 6.2.

Визначити напруженість електричного поля у точці, що лежить посередині

між точковими зарядами нКл і нКл. Відстань між зарядами

см, (В): кВ/м

Задача 6.3.

В центрі квадрата, в кожній вершині якого знаходиться заряд нКл, розташований негативний заряд . Визначити цей заряд, якщо на кожний

заряд діє результуюча сила

(В): нКл

Задача 6.4.

Два точкових заряда нКл і нКл розташовані на відстані

см. Визначити напруженість електричного поля в точці, що

знаходиться на відстанях см від позитивного заряда і см

від негативного заряда.

(В): кВ/м

Задача 6.5

Між двома вертикальними пластинами, які знаходяться на відстані

см одна від іншої, на нитці висить заряджена кулька масою г.

Після подачі на пластини різниці потенціалів кВ нитка з кулькою

Відхилилась на кут . Визначити заряд кульки.

(В): нКл

Задача 6.6

Різниця потенціалів між пластинами плоского конденсатора В.

Площа пластин конденсатора м , поверхнева густина заряду на

пластинках нКл/м . Визначити: а) напруженість поля в

середині конденсатора; б) відстань між пластинами; в) швидкість ,

яку набуває електрон, що пройшов в конденсаторі шлях від однієї

пластини до іншої; г) енергію конденсатора; д) ємність конденсатора.

(В): а) кВ/м; б) мм; в) м/с; г) нДж; д) пФ.

Задача 6.7

Визначити відстань між пластинами плоского конденсатора, якщо між ними

прикладена різниця потенціалів В. Площа кожної пластини см ,

її заряд нКл. Діелектриком є слюда ( ).

(В): 9,29 мм.

Задача 6.8

Ємність батареї конденсаторів, утворених двома послідовно з’єднаними

конденсаторами , пФ, а заряд нКл. Визначити ємність другого конденсатора, а також різницю потенціалів на обкладинках кожного

конденсатора, якщо пФ.

(В): пФ, В, В.

 

Цикл 7 задач з фізики на розділ „Постійний струм”

 

Задача 7.1.

Елемент, опір і амперметр з’єднані послідовно. Елемент має е.р.с. В

і внутрішній опір Ом. Амперметр показує струм А. З яким

к.к.д. працює елемент.

Відповідь (В): =80%.

Задача 7.2.

Вольтметр, включений в коло послідовно з опором , показав напругу

В, а при включенні послідовно з опором показав В.

Визначити опір і напругу в колі, якщо опір вольтметра Ом.

(В): Ом, В

Задача 7.3.

В проводі з алюмінію перерізом мм протікає струм А.

Визначити силу, яка діє на окремі вільні електрони з боку електричного

поля. Питомий опір алюмінію нОм*м.

(В): Н.

Задача 7.4.

Дві електричні лампи включені в коло паралельно. Опір першої лампочки

360 Ом, опір другої 240 Ом. Яка з ламп поглинає більшу потужність?

У скільки разів? (В): більше в 1,5 рази поглинає лампа з меншим опором

Задача 7.5.

Визначити силу струму у колі, що складається з двох елементів з е.р.с.

В і В і внутрішніми опорами Ом і Ом,

з’єднаних однойменними полюсами. .

(В): А

Задача 7.6.

На кінцях мідного проводу довжиною м підтримується напруга В.

Визначити густину струму у проводі. Питомий опір міді нОм*м.

(В): А/м

Задача 7.7.

Сила струму у провіднику рівномірно зростає від А до А

За час 10 с. Визначити заряд, який пройшов в провіднику.

(В): 15 Кл

Задача 7.8.

Сила стуму у провіднику опором Ом рівномірно зменшується

від А до А за час 10 с. Яка кількість теплоти виділяється

в провіднику за вказаний час ? (В): 1 кДж

 

Задача 7.9.

Визначити, який заряд пройде по провіднику, якщо на протязі часу (В): 1) Кл;

с сила струму зменшилась від А до А. Розглянути 2) Кл

два випадки: 1) сила струму зменшилась рівномірно при постійному

опорі провідника; 2) опір провідника рівномірно зростав на протязі

вказаного проміжку часу, а різниця потенціалів на кінцях провідника

підтримувалась постійною.

 

 

Цикл 8 задач з фізики на розділ „Магнітне поле”

Задача 8.1.

В однорідному магнітному полі з індукцією Тл знаходиться прямокутна рамка

довжиною см і шириною см, яка містить витків тонкої проволоки.

Струм у рамці А, а площина рамки паралельна лініям магнітної індукції.

Визначити: 1) магнітний момент рамки; 2) обертальний момент, який діє на рамку.

Відповідь (В): 1) А*м ; 2) Н*м.

Задача 8.2.

Із дроту довжиною м зроблена квадратна рамка. По рамці протікає струм А.

Визначити індукцію і напруженість магнітного поля в центрі рамки.

В: мкТл; А/м.

Задача 8.3

Враховуючи, що електрон в атомі водню рухається по коловій орбіті, визначити

відношення магнітного моменту еквівалентного струму до моменту імпульсу

орбітального руху електрона. Заряд електрона Кл, маса спокою електрона

кг. В: ГКл/кг.

Задача 8.4

Вздовж двох нескінченно довгих прямих паралельних провідників, відстань між

якими см, проходять струми А і А в однаковому напрямі.

Визначити магнітну індукцію в точці , яка відстоїть на відстані см від

першого провідника і на см від другого. В: 120мкТл.

Задача 8.5

Вздовж горизонтального проводу проходить струм А. Паралельно цьому

проводу на відстані см розташований другий провід. Який струм має

протікати через цей провід, щоб він не впав під дією сили тяжіння? Нижній провід

має масу г на кожний метр довжини. В: А

Задача 8.6

В магнітному полі, індукція якого Тл, обертається стержень довжиною м.

Вісь обертання, яка проходить через один із кінців стержня, паралельна напряму

магнітного поля. Визначити магнітний потік Ф, який пересікає стержень при кожному оберті. В: Ф=157 мВб.

Задача 8.7

В однорідному магнітному полі з індукцією Тл рівномірно рухається

провідник довжиною см. По провіднику проходить струм А.

Швидкість руху провідника см/с і направлена перпендикулярно до

напряму магнітного поля. Визначити роботу переміщення провідника за час с

і потужність , яка витрачається на це переміщення. В: Дж; мВт

Задача 8.8. Електрон, прискорений різницею потенціалів кВ, влітає в однорідне магнітне поле під кутом до напряму поля і рухається по гвинтовій траєкторії. Індукція магнітного поля мТл. Визначити радіус і крок гвинтової траєкторії.

В: см; см

Задача 8.9. Протон, пройшовши прискорюючу різницю потенціалів, потрапляє до однорідного магнітного поля індукції Тл перпендикулярно до ліній індукції. Радіус кола, по якому рухається протон, м. Яку прискорюючи різницю потенціалів пройшов протон? Відношення заряду протона до його маси МКл/кг. . В: кВ.

 

Цикл 9 задач з фізики на розділ „Електромагнітна індукція”

Задача 9.1

.Швидкість літака з реактивним двигуном км/год. Визначити ЕРС. індукції

, яка виникає на кінцях крил цього літака, якщо вертикальна складова напруженості

земного магнітного поля А/м, а розмах крил літака м. В: мВ

Задача 9.2

Металевий стрижень завдовжки см ковзає з постійною швидкістю м/с вздовж

провідних рейок у магнітному полі індукції Тл, перпендикулярно до площини

рейок. Кінці рейок замкнені на конденсатор ємності мкФ. Визначити заряд на конденсаторі. В:1 нКл

Задача 9.3.

В однорідному вертикальному магнітному полі індукції мТл обертається горизонтальний металевий стрижень завдовжки м навколо вертикальної осі, що проходить через один з його кінців. З якою частотою слід обертати стрижень, щоб між його кінцями виникла різниця потенціалів мВ? В: с

Задача 9.4.

Замкнений провідний контур, опір якого Ом міститься в магнітному полі. Внаслідок зміни індукції цього поля магнітний потік Ф крізь площу, охоплену контуром, зріс від 0,2 мВб до 0,5 мВб.Який заряд (за модулем) пройшов крізь поперечний переріз провідника? В: мКл

Задача 9.5.

З провідником, по якому проходить струм мА, зв’язаний магнітний потік мВб. Чому дорівнює індуктивність цього провідника?. Вказати розмірність цієї величини. В: Гн, кг*м /А с

Задача 9.6.

Сила струму, що проходить крізь обмотку довгого соленоїда А. Індуктивність соленоїда мГн, кількість витків , площа поперечного перерізу соленоїда см .Визначити магнітну індукцію поля всередині соленоїда. В: мТл.

Задача 9.7.

Струм, що змінюється за законом (час в секундах, струм в амперах) проходить

крізь котушку індуктивністю мГн. Визначити закон зміни і максимальне значення

ЕРС самоіндукції. В: , В.

Задача 9.8.

Постійний струм проходить через котушку і створює магнітне поле з енергією мДж. Магнітний потік крізь котушку (потокозчеплення самоіндукції) Вб. Визначити силу струму . В: А.

Задача 9.9.

Соленоїд з осереддям із немагнітного матеріалу має витків проводу, які щільно

прилягають один до одного. При силу струму А магнітний потік Ф=6 мкВб. Визначити індуктивність соленоїда і енергію магнітного поля соленоїда.

В: мГн, мДж.

Задача 9.10.

Електрон влітає в однорідне магнітне поле перпендикулярно силовим лініям. Швидкість електрона м/с. Індукція магнітного поля дорівнює Тл. Чому дорівнює тангенціальне і нормальне прискорення електрона в магнітному полі?

(В): ; м/с