Расчетно-графическое задание № 2

Расчетно-графическое задание № 2 C-161

Группа:

Студент: . Амелько Валерий

1. Два одинаковых проводящих заряженных шара находятся на расстоянии 60 см. Сила отталкивания шаров равна 70 мкН. После того как шары привели в соприкосновение и ударили друг от друга на прежнее расстояние, сила отталкивания возросла и стала равной 160 мкН. Вычислить заряды Q 1 и Q 2, которые были на шарах до их соприкосновения. Диаметр шаров считать много меньшим расстояния между ними.

Ответ: 0,14 мкКл; 20 нКл. Рисунок: нет.

2. Электрическое поле создано зарядом тонкого равномерно заряженного стержня, изогнутого по трем сторонам квадрата. Длина а стороны квадрата равна 20 см. Линейная плотность зарядов равна 500 нКл/м. Вычислить напряженность E поля т. А?

Ответ: 60.2 кВ/м Рисунок: 14.9.

3. Две прямоугольные одинаковые параллельные пластины, длины которых а = 10 см и b = 15 см, расположены на малом (по сравнению с линейными размерами пластин) расстоянии друг от друга. На одной из пластин равномерно распределен заряд 50 нКл, на другой - заряд 150 нКл. Определить напряженность электрического поля между пластинами.

Ответ: 377 кВ/м. Рисунок: нет.

4. По тонкому кольцу радиусом 10 см равномерно распределен заряд с линейной плотностью 10 нКл/м. Определить потенциал в точке, лежащей на оси кольца, на расстоянии a = 5 см от центра.

Ответ: 505 В. Рисунок: нет.

5. На отрезке прямого провода равномерно распределен заряд с линейной плотностью 1мкмКл/м. Определить работу А сил поля по перемещению заряда Q=1нКл из точки B в точку C.

Ответ: 2,62мкДж. Рисунок: 15.13.

6. Электрон влетел в плоский конденсатор, имея скорость 10 Мм/с, направленную параллельно пластинам. В момент вылета из конденсатора направление скорости электрона составляло угол 35 град. с первоначальным направлением скорости. Определить разность потенциалов между пластинами (поле считать однородным), если длина пластин равна 10 см и расстояние между ними равно 2 см.

Ответ: 79,6 В. Рисунок: нет.

7. Конденсатор состоит из двух концентрических сфер. Радиус внутренней сферы равен 10 см, внешней 10,2 см. Промежуток между сферами заполнен парафином. Внутренней сфере сообщен заряд 5 мкКл. Определить разность потенциалов между сферами.

Ответ: 4,41 кВ. Рисунок: нет.

8. Уединенная металлическая сфера электроемкостью 10 пФ заряжена до потенциала 3 кВ. Определить энергию поля, заключенного в сферическом слое, ограниченном сферой и концентрической с ней сферической поверхностью, радиус которой в три раза больше радиуса сферы.

Ответ: 30мкДж. Рисунок: нет.

9. Даны 12 элементов с ЭДС E=1.5В и внутренним сопротивлением r(i)=0.4 Ом. Как нужно соединить эти элементы, чтоб получить от собранной из них батареи наибольшую силу тока во внешней цепи, имеющей сопротивление R=0.3 Oм? Определить максимальную силу тока.

Ответ: Четыре параллельно соединенных группы по три последовательно соединенных элемента в каждой. 7.5 А. Рисунок: нет.

10. В схеме рис. 47 E1=2E2, R1=R3=20 Ом, R2=15 Ом и R4=40 Ом. Амперметр показывает 1.5 А (ток через него идет снизу вверх). Найти E1 и E2, а также силы токов I1 и I2, идущих соответственно через сопротивления R2 и R3.Сопротивлением батарей и амперметра пренебречь.

Ответ: E1=24 B; E2=12 B; I2=1.2 A; I3=0.3 A. Рисунок : N47.

11. В схеме рис. 49 E1=E2, R2=2R1. Во сколько раз ток, текущий через вольтметр, больше тока, текущего через R2? Сопротивлением генератора пренебречь.

Ответ: В 3 раза. Рисунок: N49.

12. Сила тока в проводнике сопротивлением 100 Ом равномерно нарастает от 0 до 10 А в течение времени 30 с. Определить количество теплоты Q, выделившееся за это время в проводнике.

Ответ: 100 кДж. Рисунок: нет.

13. Обмотка электрического кипятильника имеет две секции. Если включена только первая секция, то вода закипает через 15 мин, если только вторая, то через 30 мин. Через сколько минут закипит вода, если обе секции включить последовательно? параллельно?

Ответ: 45 мин,10 мин. Рисунок: нет.

Расчетно-графическое задание № 2 C-161

Группа:

Студент: 2. Баранчиков Максим

1. По тонкому кольцу радиусом 10 см равномерно распределен заряд с линейной плотностью 1 нКл/м. В центре кольца находится заряд Q = 0,4 мкКл. Определить силу, растягивающую кольцо. Взаимодействием зарядов кольца пренебречь.

Ответ: 35 мкН. Рисунок: нет.

2. Электрическое поле создано двумя точечными зарядами Q1= 10 нКл и Q2 = - 20 нКл, находящимися на расстоянии 20 см друг от друга. Определить напряженность поля в точке, удаленной от первого заряда на 30 см и от второго на 50 см.

Ответ: 280 В/м. Рисунок: нет.

3. На расстоянии а = 10 см от бесконечной проводящей плоскости находится точечный заряд 20 нКл. Вычислить напряженность электрического поля в точке, удаленной от плоскости на расстояние а и от заряда Q на расстояние 2а.

Ответ: 3,32 кВ/м. Рисунок: нет.

4. Электрическое поле создано точечным зарядом =50 нКл. Не пользуясь понятием потенциала, вычислить работу А внешних сил по перемещению точечного заряда -2 нКл из точки С в точку В, если r1=10см, r2=20 см. Определить также изменение потенциальной энергии системы зарядов.

Ответ: А=4.5 мкДж Рисунок 15.6 .

5. Напряженность однородного электрического поля равна 120 В/м. Определить разность потенциалов между этой точкой и другой, лежащей на той же силовой линии и отстоящей от первой на 1 мм.

Ответ: 0,12 В. Рисунок: нет.

6. Пылинка массой 1 пг, несущая на себе пять электронов, прошла в вакууме ускоряющую разность потенциалов 3МВ. Какова кинетическая энергия пылинки? Какую скорость приобрела пылинка?

Ответ: 15 МэВ; 2,19 м/с. Рисунок: нет.

7. Конденсатор электроемкостью 0,2 мкФ был заряжен до разности потенциалов 320 В. После того как его соединили параллельно со вторым конденсатором, заряженным до разности потенциалов 450 В, напряжение на нем изменилось до 400 В. Вычислить емкость второго конденсатора.

Ответ: 0,32 мкФ. Рисунок: нет.

8. Пластину из эбонита толщиной 2мм и площадью 300 см**2 поместили в однородное электрическое поле напряженностью 1 кВ/м, расположив так, что силовые линии перпендикулярны ее плоскости поверхности. Найти: 1) плотность связанных зарядов на поверхности пластин; 2) Энергию электрического поля сосредоточенную в пластине

Ответ:нКл/м**2;пДж. Рисунок: нет.

9. К источнику ЭДС 1,5 В присоединили катушку с сопротивлением 0,1 Ом. Амперметр показал силу тока, равную 0,5 А. Когда к источнику тока присоединили последовательно еще один источник тока с такой же ЭДС, то сила тока в той же катушке оказалась равной 0,4 А. Определить внутренние сопротивления r1 и r2 первого и второго источников тока.

Ответ: 2,9 Ом, 4,5 Ом. Рисунок: нет.

10. Три источника тока с ЭДС Е1=11 В, Е2=4 В, Е3=6 В и три реостата с сопротивлениями R1=5 Ом, R2=10 Ом, R3=2 Ом соединены как показано на рис.19.10. Определить силы токов I в реостатах. Внутреннее сопротивление источников тока пренебрежительно мало.

Ответ: 0.8 А; 0.3 А; 0.5 А Рисунок: 19.10.

11. Определить силу тока I3 в резисторе сопротивлением R3 (рис.19.9) и напряжение U3 на концах резистора, если Е1=4 В, Е2=3 В, R1=2 Ом, R2=6 Ом, R3=1 Ом. Внутренним сопротивлением источников тока пренебречь.

Ответ: I3=0,U3=0 Рисунок: 19.9

12. Найти показания амперметра в схеме рис. 35. ЭДС батареи 100 В, ее внутреннее сопротивление 2 Ом. Сопротивления R1 и R2 равны соответственно 25 Ом и 78 Ом. Мощность, выделяющаяся на сопротивлении R1, равна 16 Вт. Сопротивлением амперметра пренебречь.

Ответ: 1 А. Рисунок : N35.

13. При силе тока 3 А во внешней цепи батареи аккумуляторов выделяется мощность 18 Вт, при силе тока 1 А - соответственно 10 Вт. Определить ЭДС и внутреннее сопротивление батареи.

Ответ: 12 В, 20 м. Рисунок: нет.

Расчетно-графическое задание № 2 C-161

Группа:

Студент: 3. Бердников Дмитрий

1. Даны два шарика массой 1 г каждый. Какой заряд нужно сообщить каждому шарику, чтобы сила взаимного отталкивания зарядов уравновесила силу взаимного притяжения шариков по закону тяготения Ньютона? Рассматривать шарики как материальные точки.

Ответ: 86,7 фКл. Рисунок: нет.

2. Две бесконечные параллельные пластины равномерно заряжены с поверхностной плотностью 10 нКл/м**2 и - 30 нКл/м**2. Определить силу взаимодействия между пластинами, приходящуюся на площадь S, равную 1 м**2.

Ответ: 16,9 мкН. Рисунок: нет.

3. Точечный заряд Q=40 нКл находится на расстоянии а=30 см от бесконечной проводящей плоскости. Какова напряженность Е электрического поля в точке А.

Ответ: 750 Кв /м Рисунок 14.12

4. Поле создано двумя точечными зарядами +2Q и - Q, находящимися на расстоянии 12 см друг от друга. Определить геометрическое место точек на плоскости, для которых потенциал равен нулю (написать уравнение линии нулевого потенциала).

Ответ: (x-10)**2+y**2=64. Рисунок: нет.

5. Бесконечная плоскость равномерно заряжена с поверхностной плотностью 4 нКл/м**2. Определить значение и направление градиента потенциала электрического поля, созданного этой плоскостью.

Ответ: 226 В/м; градиент направлен к плоскости перпендикулярно ей. Рисунок: нет.

6. Протон сближается с альфа - частицей. Скорость протона в ла бораторной системе отсчета на достаточно большом удалении от альфа - частицы равна 300 км/с, а скорость альфа-частицы можно принять равной 0. Определить минимальное расстояние, на которое подойдет протон к алфа-частице и скорость обеих частиц в этот момент. Заряд альфа-частицы равен двум элементарным положительным зарядам, а массу ее можно считать в 4 раза больше, чем масса протона.

Ответ: 7,67 пм; 60 км/с. Рисунок: нет.

7. Между пластинами плоского конденсатора находится плотно прилегающая стеклянная пластинка. Конденсатор заряжен до разности потенциалов 100 В. Какова будет разность потенциалов, если вытащить стеклянную пластинку из конденсатора?

Ответ: 700 В. Рисунок: нет.

8. Конденсаторы электроемкостями 1 мкФ, 2 мкФ и 3 мкФ включены в цепь с напряжем 1.1 кВ. Определить энергию каждого конденсатора в случаях 1)последовательного их включения; 2) параллельного включения.

Ответ:Дж, 0.09 Дж, 0.06 Дж;Дж, 1.21 Дж, 1.82 Дж. Рисунок: нет.

9. Проволочный куб составлен из проводников. Сопротивление R1 каждого проводника, составляющего ребро куба, равно 1 Ом. Вычислить сопротивление R этого куба, если он включен в электрическую цепь как показано на рисунке.19.4.в

Ответ: 7/12 Ом. Рисунок: 19.4в.

10. В схеме рис. 44 E1=30 В, E2=5 В, R2=10 Ом, R3=20 Ом. Через амперметр идет ток 1 А, направленный от R3 к R1. Найти сопротивление R1. Сопротивлением батареи и амперметра можно пренебречь.

Ответ: R1=20 Ом. Рисунок : N44.

11. В схеме рис. 46 E1=2 В, E2=4 В, E3=6 B, R1=4 Ом, R2=6 Ом, R3=8 Ом. Найти силу тока во всех участках цепи. Сопротивлением элементов пренебречь.

Ответ: I1=0.385 A; I2=0.077 A; I3=0.308 A. Рисунок : N46.

12. ЭДС батареи равна 20 В. Сопротивление R внешней цепи равно 2 Ом, сила тока 4 А. Найти КПД батареи. При каком значении внешнего сопротивления R КПД будет равен 99 %?

Ответ: 0,4 ; 297 Ом. Рисунок: нет.

13. К батарее аккумуляторов, ЭДС которого равна 2 В и внутреннее сопротивление r = 0,5 Ом, присоединен проводник. Определить: 1)сопротивление R проводника, при котором мощность, выделяемая в нем, максимальна; 2)мощность Р, которая при этом выделяется в проводнике.

Ответ: 0,5 Ом ; 2 Вт. Рисунок: нет.

Расчетно-графическое задание № 2 C-161

Группа:

Студент: 4. Бородина Ульяна

1. Тонкое кольцо радиусом 10 см несет равномерно распределенный заряд Q = 0,1 мкКл. На перпендикуляре к плоскости кольца, восставленном из его середины, находится точечный заряд Q1 = 10 нКл. Определить силу, действующую на точечный заряд Q со стороны заряженного кольца, если он удален от центра кольца на:см; 2) 2 м.

Ответ: 1) 0,16 мН;2)2,25 мкН. Рисунок: нет.

2. Бесконечно длинная тонкостенная металлическая трубка радиусом 2 см несет равномерно распределенный по поверхности заряд 1 нКл/м**2. Определить напряженность поля в точках, отстоящих от оси трубки на расстояниях 1 см, 3 см.

Ответ: 0;75,5 В/м. Рисунок: нет.

3. Две параллельные, бесконечно длинные прямые нити несут заряд, равномерно распределенный по длине с линейными плотностями 0,1 мкКл/м и 0,2 мкКл/м. Определить силу взаимодействия, приходящуюся на отрезок нити длиной 1 м. Расстояние между нитями равно 10 см.

Ответ: 3,6 мН/м. Рисунок: нет.

4. Система состоит из трех зарядов - двух одинаковых по величине Q1=Q2=1 нКл и противоположных по знаку и заряда Q=20 нКл, расположенного в точке 1 посередине между двумя другими зарядами системы. Определите изменение потенциальной энергии системы при переносе заряда Q из точки 1 в точку 2. Эти точки удалены от отрицательного заряда Q2 на расстояние 0.2 м

Ответ: П=-498 мкДж. Рисунок 15.7

5. Электрическое поле создано бесконечной равномерно заряженной плоскостью с поверхностной плотностью заряда сигма=2 мкКл/м**2. В этом поле вдоль прямой, составляющей угол альфа=60 град. с плоскостью, из точки 1 в точку 2, расстояние l между которыми равно 20 см перемещается точечный заряд Q=10нКЛ. Определить работу А сил поля по перемещению заряда.

Ответ: 65 Дж. Рисунок: 15.12.

6. Электрон с начальной скоростью 3 Мм/с влетел в однородное электрическое поле напряженностью 150 В/м. Вектор начальной ско рости перпендикулярен линиям напряженности электрического поля. Найти: 1)силу действующую на электрон; 2)ускорение приобретаемое электроном; 3 )скорость электрона через 0,1 мкс.

Ответ: 1)2,4*10**(- 17) Н; 2)2,75*10**13 м/с**2; 3)4,07 Мм/с. Рисунок: нет.

7. Конденсатор электроемкостью 0,6 мкФ был заряжен до разности потенциалов 300 В и соединен со вторым конденсатором электроемкостью 0,4 мкФ, заряженным до разности потенциалов 150 В. Найти заряд, перетекший с пластин первого конденсатора на второй.

Ответ: 36 мкКл. Рисунок: нет.

8. Какое количество теплоты выделится при разрядке плоского конденсатора, если разность потенциалов между пластинами равна 15 кВ, расстояние d=1мм, диэлектрик - слюда и площадь каждой пластины равна 300 см**2

Ответ: 0.209 Дж. Рисунок: нет.

9. Две группы из трех последовательно соединенных элементов соединены параллельно. ЭДС каждого элемента равна 1,2 В, внутреннее сопротивление r=0,2 Ом. Полученная батарея замкнута на внешнее сопротивление R=1,5 Ом. Найти силу тока во внешней цени.

Ответ: 2,9 Ом, 4,5 Ом. Рисунок: нет.

10. В схеме рис. 46 E1=E2=E3=6 B, R1=20 Ом, R2=12 Ом. При коротком замыкании верхнего узла схемы с минусом батарей ток через замыкающий провод I=1.6 A. Найти ток во всех участках цепи и сопротивление R3. Сопротивлением батарей пренебречь.

Ответ: I1=0.3 A; I2=0.5 A; I3=0.8 A; R3=7.5 Ом. Рисунок : N46.

11. В схеме рис. 43 E1 и E2 - два элемента с равными ЭДС 2 В. Внутреннее сопротивление этих элементов равны соответственно r1=1 Ом и r2=2 Ом. Чему равно внешнее сопротивление R, если сила тока I1, текущего через E1, равна 1 А? Найти силу тока I2 идущего через E2. Найти силу тока I(R), идущего через сопротивление R.

Ответ: R=2/3 Ом; I2=0.5 А;I(R)=1.5 А. Рисунок : N43.

12. Калориметр К имеет спираль, сопротивление которой R1= 60 Ом. Спираль R1 включена в цепь, как показано на схеме рис. 38. На сколько градусов нагреются 480 г воды, налитой в калориметр, за 5 мин пропускания тока, если амперметр показывает 6 А? Сопротивление R2=30 Ом. Сопротивление генератора и амперметра и потерями тепла пренебречь.

Ответ: На 36 град. C. Рисунок : N38.

13. На рис. 34 дана зависимость полезной мощности от силы тока в цепи. По точкам этой кривой найти внутреннее сопротивление и ЭДС элемента. Построить график зависимости КПД данного элемента и падения потенциала во внешней цепи от силы тока в цепи.

Ответ: По точкам на кривой рис.34 составляется таблица: Рисунок: N34.

Расчетно-графическое задание № 2 C-161

Группа:

Студент: 5. Выродов Георгий

1. В вершинах правильного шестиугольника со стороной а = 10 см расположены точечные заряды Q, 2Q, 3Q, 4Q, 5Q, 6Q (Q=0,1 мкКл. (Найти силу, действующую на точечный заряд, лежащий в плоскости шестиугольника и равноудаленный от его вершин.

Ответ: 54 мН. Рисунок: нет.

2. На отрезке тонкого прямого проводника длиной 10 см равномерно распределен заряд с линейной плотностью 3 мкКл/м. Вычислить напряженность, создаваемую этим зарядом в точке, расположенной на оси проводника и удаленной от ближайшего конца отрезка на расстояние, равное длине этого отрезка.

Ответ: 135 кВ/м. Рисунок: нет.

3. Электрическое поле создано двумя бесконечными параллельными пластинами, несущими равномерно распределенный по площади заряд с поверхностными плотностями 2 нКл/ м**2 и 5 нКл/м**2. Определить напряженность поля: 1) между пластинами; 2) вне пластин.

Ответ: 1)396 В/м; 2)170 В/м. Рисунок: нет.

4. Тонкие стержни образуют квадрат со стороной длиной a. Стержни заряжены с линейной плотностью 1,33 нКл/м. Найти потенциал в центре *квадрата.

Ответ: 33,6 В. Рисунок: нет.

5. Электрическое поле создано положительным точечным зарядом. Потенциал поля в точке, удаленной от заряда на 12 см, равен 24 В. Определить значение и направление градиента потенциала в этой точке.

Ответ: 200 В/м; градиент направлен к заряду. Рисунок: нет.

6. Электрон находится в однородном электрическом поле напряженностью 200 кВ/м. Какой путь пройдет электрон за время 1 нс, если его начальная скорость была равна 0? Какой скоростью будет обладать электрон в конце этого интервала времени?

Ответ: 1,76 см;35,2 Мм/с. Рисунок: нет.

7. На пластинах плоского конденсатора равномерно распределен заряд с поверхностной плотностью 0,2 мкКл/м**2. Расстояние между пластинами равно 1 мм. Определить на сколько изменится разность потенциалов на его обкладках при увеличении расстояния между пластинами до 3 мм?

Ответ: 22,6В. Рисунок: нет.

8. Плоский воздушный конденсатор состоит из двух круглых пластин радиусом 10 см каждая. Расстояние между пластинами равно 1 см. Конденсатор зарядили до разности потенциалов 1.2 кВ и отключили от источника тока. Какую работу нужно совершить, чтобы, удаляя пластины друг от друга, увеличить расстояние между ними до 3.5 см?

Ответ: 50 мкДж Рисунок: нет.

9. Катушка и амперметр соединены последовательно и присоединены к источнику тока. К зажимам катушки присоединен вольтметр сопротивлением 1 кОм. Показания амперметра 0,5А, вольтметра 100В. Определить сопротивление катушки. Сколько процентов от точного значения сопротивления катушки составит погрешность, если не учитывать сопротивления вольтметра?

Ответ: 250 Ом; 20 %. Рисунок: нет.

10. ЭДС элемнтов Е1=2,1 В и Е2=1,9В, сопротивленикR1=45 Ом, и R2= 10 Ом и R3=10 Ом (рис.42). Найти силу тока во всех участках цепи. Внутренним сопротивлением пренебречь.

Ответ: I1=0.04 А, I2=-0.01 А, I3=0.03 А. Рисунок : N42.

11. Какую силу тока показывает амперметр А на схеме рис. 45, если E1=2 В, E2=3 В, R3=1500 Ом и R(A)=500 Ом и падение потенциала на сопротивлении R2 (ток через R2 направлен сверху вниз) равно 1 В? Сопротивлением элементов пренебречь.

Ответ: I=1 мА. Рисунок : N45.

12. Температура водяного термостата емкостью 1 л поддержива-ется постоянной при помощи нагревателя мощностью 26 Вт; на нагревание воды тратится 80% этой мощности. На сколько градусов понизится температура в термостате за 10 мин, если нагреватель выключить?

Ответ: На 3 град. C. Рисунок : нет.

13. Для нагревания 4.5 л воды от 23град. С до кипения нагреватель потребляет 0.5 кВт*ч электрической энергии. Чему равен КПД наг-ревателя?

Ответ: КПД=80%. Рисунок : нет.

Расчетно-графическое задание № 2 C-161

Группа:

Студент: 6. Гладких Александр

1. Тонкий стержень длиной 10 см равномерно заряжен. Линейная плотность заряда равна 1 мкКл /м. На продолжении оси стержня на расстоянии а = 20 см от ближайшего его конца находится точечный заряд Q = 100 нКл. Определить силу взаимодействия заряженного стержня и точечного заряда.

Ответ: 1,5 мН. Рисунок: нет.

2. Расстояние между двумя точечными положительными зарядами Q1=9Q и Q2=Q равно 8 см. На каком расстоянии от первого заряда находится точка, в которой напряженность поля зарядов равна 0? Где находилась бы эта точка, если бы второй заряд был отрицательным?

Ответ: 6 см;12 см. Рисунок: нет.

3. Большая металлическая пластина несет равномерно распределенный по поверхности заряд (10 нКл/м**2). На малом расстоянии от пластины находится точечный заряд Q = 100 нКл. Найти силу F, действующую на заряд.

Ответ: 56,5 мкН. Рисунок: нет.

4. На отрезке тонкого прямого проводника равномерно распределен заряд с линейной плотностью 10 нКл/м. Вычислить потенциал, создаваемый этим зарядом от ближайшего конца отрезка на расстояние, равное длине этого отрезка.

Ответ: 62,4 В. Рисунок: нет.

5. Бесконечная тонкая прямая нить несет равномерно распределенный по длине нити заряд с плотностью 1 нКл/м. Каков градиент потенциала в точке, удаленной на расстояние 10 см от нити? Указать направление градиента потенциала.

Ответ: 180 В; градиент направлен к нити вдоль силовой линии. Рисунок: нет.

6. Положительно заряженная частица, заряд которой равен элементарному заряду, прошла ускоряющую разность потенциалов 60 кВ и летит на ядро атома лития, заряд которого равен 3 элементарным зарядам. На какое наименьшее расстояние частица может приблизиться к ядру? Начальное расстояние частицы от ядра можно считать практически бесконечно большим, а массу частицы - пренебрежимо малой по сравнению с массой ядра.

Ответ: 72фм. Рисунок: нет.

7. Два конденсатора электроемкостями 3 мкФ и 6 мкФ соединены между собой и присоединены к батарее с ЭДС 120 В. Определить заряды Q1 и Q2 конденсаторов и разности потенциалов между их обкладками, если конденсаторы соединены: 1)параллельно; 2)последовательно.

Ответ: 1)360 мкКл; 720 мкКл; 120 В; 2)240 мкКл, 80В, 40В. Рисунок: нет.

8. Пространство между пластинами плоского конденсатора заполнено диэлектриком (фарфор), объем которого равен 100 см**3. Поверхностная плотность заряда на пластинах конденсатора равна 8.85 нКл/м**2. Вычислить работу, которую необходимо совершить для того, чтобы удалить диэлектрик из конденсатора. Трением диэлектрика о пластины конденсатора пренебречь.

Ответ: 63.5 нДж. Рисунок: нет.

9. На одном конце цилиндрического медного проводника сопротивлением 10 Ом (при 0 град. С) поддерживается температура 20 град. С, на другом 400 град. С. Найти сопротивление проводника, считая градиент температуры вдоль его оси постоянным.

Ответ: 18,8 Ом. Рисунок: нет.

10. Три батареи с ЭДС 1 =12В, ЭДС 2 = 5В и ЭДС = 10 В и одинаковыми внутренними сопротивлениями r, равными 1 Ом, соединены между собой одноименными полюсами. Сопротивление соединительных проводов ничтожно мало. Определить силы токов, идущих через каждую батарею.

Ответ: 3 А; 4 А; 1 А. Рисунок: нет.

11. В схеме рис. 46 E1=25 В. Падение потенциала равно R1,равное 10 В, равно падению потенциала на R3 и вдое больше падению потенциала на R2. Найти E2 и E3.Сопротивлением батарей пренебречь. Токи I1 и I2 направлены справа на лево, ток I2- сверху вниз.

Ответ: E2=30 B; E3=45 B. Рисунок : N46.

12. Найти количество теплоты, выделяющееся ежесекундно в единице обьема медного провода при плотности тока 30 А/см**2.

Ответ: 1.55*10**3 Дж/(с*м**3). Рисунок : нет.

13. На плитке мощностью 0.5 кВт стоит чайник, в который налит 1 л воды при температуре 16град. С. Вода в чайнике закипела через 20 мин после включения плитки. Какое количество теплоты потеряно при этом на нагревании самого чайника, на излучение и т. п.?

Ответ: Q=2.5*10**5 Дж=60 ккал. Рисунок : нет.

Расчетно-графическое задание № 2 C-161

Группа:

Студент: 7. Глущенко Евгений

1. Два шарика массой 0,1 г каждый подвешены в одной точке на нитях длинной 20 см каждая. Получив одинаковый заряд, шарики разошлись так, что нити образовали между собой угол 60 град. Найти заряд каждого шарика.

Ответ: 50,1 нКл. Рисунок: нет.

2. Очень длинная тонкая прямая проволока несет заряд, равномерно распределенный по всей ее длине. Вычислить линейную плотность заряда, если напряженность поля на расстоянии а = 0,5 м от проволоки против ее середины равна 200 В/м.

Ответ: 5,55 нКл/м. Рисунок: нет.

3. Точечный заряд Q = 1 мкКл находится вблизи большой равномерно заряженной пластины против ее середины. Вычислить поверхностную плотность заряда пластины, если на точечный заряд действует сила F = 60 мН.

Ответ: 1,06 мкКл/м**2. Рисунок: нет.

4. Определить потенциал электрического поля в точке, удаленной от зарядов Q1= - 0,2 мкКл и Q2 = 0,5 мкКл соответственно на r1 = 15 см и r2= 25 см. Определить также минимальное и максимальное расстояния между зарядами, при которых возможно решение.

Ответ: 6 кВ;10 см;40 см. Рисунок: нет.

5. Определить работу А1,2 по перемещению заряда Q1=50 нКл из b. g*( 1 в точку 2 в поле, созданном двумя точечными зарядами, модуль |Q| который равен 1 мкКл и а=0.1 м.

Ответ: 560 кДж Рисунок: 15.11.

6. Вдоль силовой линии однородного электрического поля движется протон. В точке поля с потенциалом протон имел скорость 0,1Мм/с. Определить потенциал в точке поля, в которой скорость протона возрастает в два раза. Отношение заряда протона к его массе 96МКл/кг.

Ответ: 289 В. Рисунок: нет.

7. Три одинаковых плоских конденсатора соединены последовательно. Электроемкость такой батареи конденсаторов равна 89 пФ. Площадь каждой пластины равна 100 см**2. Диэлектрик - стекло. Какова толщина стекла?

Ответ: 2,32 мм. Рисунок: нет.

8. Плоский воздушный конденсатор электроемкостью 1.11 нФ заряжен до разности потенциалов 300 В. После отключения от источника тока расстояние между пластинами конденсатора было увеличено в пять раз. Определить: 1)разность потенциалов на обкладках конденсатора после их раздвижения; 2) работу внешних сил по раздвижению пластин.

Ответ: 1500 В; 0.2 мДж. Рисунок: нет.

9. Два элемента (ЭДС 1 = 1,2 В, r 1 = 0,1 Ом; ЭДС 2 = 0,9 В, r2 = 0,3 Ом) соединены одноименными полюсами. Сопротивление R соединительных проводов равно 0,2 Ом. Определить силу тока в цепи.

Ответ: 0,5А. Рисунок: нет.

10. Какую силу тока показывает амперметр А на схеме рис. 45, если E1=2 В, E2=1 В, R1=10**3 Ом, R2=500 Ом, R3=200 Ом и сопротивление амперметра R(A)=200 Ом? Внутренним сопротивлением элементов пренебречь.

Ответ: I1=0.45 мА. Рисунок : нет.

11. Две батареи аккумуляторов (E1=10 В, r1=1 Ом, Е2=8 В, r2=1,5 Ом) и реостат (R=6 Ом ) соединены как показано на рис.19.7. Найти силу тока в батареях и реостате.

Ответ: 1.6A; 0.2A; 1.4A. Рисунок: 19.7

12. Сила тока в проводнике равномерно увеличивается от 0 до некоторого максимального значения в течение времени 10 с. За это время в проводнике выделилось количество теплоты 1 кДж. Определить скорость нарастания тока в проводнике, если сопротивление R его равно 3 Ом.

Ответ: 1 А/с. Рисунок: нет.

13. Сколько воды можно вскипятить, затратив 3 гВт*ч электрической энергии? Начальная температура воды 10град. С. Потерями тепла пренебречь.

Ответ: 2,9 л. Рисунок : нет.

Расчетно-графическое задание № 2 C-161

Группа:

Студент: 8. Гусев Андрей

1. В элементарной теории атома водорода принимают, что электрон обращается вокруг ядра по круговой орбите. Определить скорость электрона, если радиус орбиты 53 пм, а также частоту вращения электрона.

Ответ: 219 км/с; 6,59*10 ** 14 с ** - 1. Рисунок: нет.

2. Тонкий стержень длиной 10 см заряжен с линейной плотностью 400 нКл/м. Найти напряженность электрического поля в точке, расположенной на перпендикуляре к стержню, проведенном через один из его концов, на расстоянии 8 см от этого конца.

Ответ: 35,6 кВ/м. Рисунок: нет.

3. Две бесконечно длинные равномерно заряженные тонкие нити (1мкКл/м) скрещены под прямым углом друг к другу. Определить силу их взаимодействия.

Ответ: 56,5 мН. Рисунок: нет.

4. Найти потенциальную энергию системы двух точечных зарядов 10 нКл, 20 нКл и -30 нКл, расположенных в вершинах равностороннего треугольника со стороной длиной a = 10 см.

Ответ: - 63 мкДж. Рисунок: нет.

5. 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 фи1=300 В в точке 2.

Ответ: 785 Дж. Рисунок:15.10.

6. Какая ускоряющая разность потенциалов требуется для того, чтобы сообщить скорость 30 Мм/с: 1) электрону; 2) протону.

Ответ: 1)2,55 кВ; 2) 4,69 МВ. Рисунок: нет.

7. Конденсаторы электроемкостями С1=0.2 мкФ, С2=0.6 мкФ, С3=0.3 мкФ, С4=0.5 мкФ соединены так, как это показано на рисунке. Разность потенциалов между точками А и В равна 320 В. Определить разность потенциалов и заряд на пластинах каждого конденсатора.

Ответ: 240 В; 80 В; 120 В; 200 В; 48 мкКл; 48 мкКл; 60 мкКл; 60 мкКл. Рисунок: 17.2

8. Электроемкость плоского конденсатора равна 111 пФ. Диэлектрик фарфор. Конденсатор зарядили до разности потенциалов 600 В и отключили от источника напряжения. Какую работу нужно совершить, чтобы вынуть диэлектрик из конденсатора? Трение пренебрежительно мало.

Ответ: 80 мкДж. Рисунок: нет.

9. Какая из схем, изображенных на рис.19.5 а, б более пригодна для измерения больших сопротивлений и какая - для измерения малых сопротивлений? Вычислить погрешность, допускаемую, при измерении с помощью этих схем сопротивлений R1=1 кОм и R2=10 Ом. Принять сопротивления вольтметра Rв и амперметра соответственно равными 5 кОм и 2 кОм.

Ответ: Для схемы а) 16,7%; 0,2%. Для схемы б)0,2%; 20%. Рисунок: 19.5 а, б

10. Два источника тока (E1=8 В, r1=2 Ом, Е2=6В, r2=1.5 Ом) и реостат (R=10 Ом) соединены как показано на рис.19.8. Вычислить силу тока I, текущего через реостат.

Ответ: 0. Рисунок: 19.8

11. Три сопротивления R1=5 Ом; R2=1 Ом и R3=3 Ом, а также источник тока с ЭДС Е1=1,4 В соединены, как показано на рис.19.11. Определить ЭДС источника тока, который надо подключить в цепь между точками А и В, чтоб в указанном направлении в сопротивлении R3 шел ток силой 1 А. Сопротивлением источника тока пренебречь.

Ответ: 3.6 В. Рисунок: 19.11.

12. В ртутном диффузионном насосе ежеминутно испаряется 100 г ртути. Чему должно быть равно сопротивление нагревателя насоса, если нагреватель включается в сеть напряжением 127 В? Удельную теплоту преобразования ртути принять равной 2.96*10**6 Дж/кг.

Ответ: R=33 Ом. Рисунок : нет.

13. Разность потенциалов между двумя точками А и В равна 9 В. Имеются два проводника, сопротивления которых равны соответственно 5 и 3 Ом. Найти количество теплоты, выделяющееся в каждом из проводников в 1 с, если проводники между А и В включены: 1) последовательно, 2) параллельно.

Ответ: 1) Q1=6.37 Дж, Q2=3.82 Дж; 2) Q1=16.2 Дж, Q2=27.2 Дж. Рисунок : нет.

Расчетно-графическое задание № 2 C-161

Группа:

Студент: 9. Замковой Юрий

1. Определить силу взаимодействия двух точечных зарядов q1=q2= 1 Кл, находящихся в вакууме на рсстоянии r=1 м друг от друга.

Ответ: 9*10**9 Н. Рисунок: нет.

2. Две длинные тонкостенные коаксиальные трубки радиусами 2 см и 4 см несут заряды, равномерно распределенные по длине с линейными плотностями 1 нКл/м и - 0,5 нКл/м. Пространство между трубками заполнено эбонитом. Определить напряженность поля в точках, находящихся на расстояниях 1 см, 3 см от оси трубок.

Ответ: 0; 200 В/м; 180 В/м. Рисунок: нет.

3. Электрическое поле создано двумя бесконечными параллельными пластинами, несущими одинаковый равномерно распределенный по площади заряд 1 нКл/м**2.Определить напряженность поля: 1) между пластинами; 2) вне пластин.

Ответ: 1) 0;В/м. Рисунок: нет.

4. При перемещении заряда 20 нКл между двумя точками поля внешними силами была совершена работа 4 мкДж. Определить работу сил поля и разность потенциалов этих точек поля.

Ответ: - 4 мкДж;200 В. Рисунок: нет.

5. Тонкий стержень согнут в кольцо радиусом 10 см. Он заряжен с линейной плотностью 300 нКл/м. Какую работу надо совершить, чтобы перенести заряд 5 нКл из центра кольца в точку, расположенную на оси кольца на расстоянии 20 см от центра его?

Ответ: 47 мкДж. Рисунок: нет.

6. Две одноименно заряженные цастицы с зарядами Q1 и Q2 сближаются с большого расстояния. Векторы скоростей V1 и V2 частиц лежат на одной прямой. Определить минимальное расстояние на которое подойдут частицы друг к другу, если их массы равны m1 и m2. Рассмотреть два случая: 1) m1=m2 и 2) m2>>m1.

Ответ: нет. Рисунок: нет.

7. Конденсаторы электроемкостями С1=10 нФ, С2=40 нФ, С3=2 нФ, Q4=30 нФ соединены так, как это показано на рисунке. Определить электроемкость С соединения конденсаторов.

Ответ: 20 пкФ. Рисунок: 17.3

8. Вычислить энергию электростатического поля металлического шара, которому сообщен заряд 100 нКл, если диаметр шара равен 20 см.

Ответ: 450 мкДж. Рисунок: нет.

9. Вычислить сопротивление графитного проводника, изготовленного в виде прямого кругового усеченного конуса высотой 20 см и радиусами оснований r1 = 12мм и r2=8мм. Температура проводника равна 20 град С.

Ответ: 2,58 мОм. Рисунок: нет.

10. В схеме рис. 43 E1 и E2 - два элемента с равными ЭДС 4 В. Внутреннее сопротивление этих элементов равны соответственно r1=r2 =0.5 Ом. Чему равно внешнее сопротивление R, если сила тока I1, текущего через E1, равна 2 А? Найти силу тока I2 идущего через E2. Найти силу тока I(R), идущего через сопротивление R.

Ответ: R=0.75 Ом; I2=2 А;I(R)=4 А. Рисунок : нет.

11. Найти силу тока в отдельных ветвях мостика Уитсона (рис. 41) при условии, что сила тока, идущего через гальвонометр, равна нулю. ЭДС генератора 2 В, R1=30 Ом, R2=45 Ом и R3=200 Ом. Сопротивлением генератора пренебречь.

Ответ: I1=I2=26.7 мА; I3=I4=4 мА. Рисунок : N41.

12. В схеме рис. 36 ЭДС батареи E=120 В, R1=25 Ом, R2=R3=100 Ом. Найти мощность, выделяющуюся на сопротивлении R1.Сопротивлением батареи пренебречь.

Ответ: 16 Вт. Рисунок : N36.

13. Элемент, ЭДС которого равна 6 В, дает максимальную силу тока 3 А. Найти наибольшее количество теплоты, которое может быть выделено во внешнем сопротивлении за 1 мин.

Ответ: Q=1.08 кДж. Рисунок : нет.

Расчетно-графическое задание № 2 C-161

Группа:

Студент: 10. Захаров Алексей

1. Расстояние между двумя точечными зарядами Q 1= 1 мкКл и Q 2= - Q 1 равно 10 см. Определить силу, действующую на точечный заряд Q = 0,1 мкКл, удаленный на r 1= 6 см от первого и на r 2 = 8 см от второго зарядов.

Ответ: 287 мН. Рисунок: нет.

2. Тонкий стержень длиной 12 см заряжен с линейной плотностью 200 нКл/м. Найти напряженность электрического поля в точке, находящейся на расстоянии 5 см от стержня против его середины.

Ответ: 55,7 кВ/м. Рисунок: нет.

3. Металлический шар имеет заряд 0,1 мкКл. На расстоянии, равном радиусу шара, от его поверхности находится конец нити, вытянутой вдоль силовой линии. Нить несет равномерно распределенный по длине заряд 10 нКл. Длина нити равна радиусу шара. Определить силу, действующую на нить, если радиус шара равен 10 см.

Ответ: 150 мкН. Рисунок: нет.

4. Вычислить потенциальную энергию системы двух точечных зарядов Q1= 100 нКл и Q2= 10 нКл, находящихся на расстоянии 10 см друг от друга.

Ответ: 90 мкДж. Рисунок: нет.

5. Напряженность однородного электрического поля в некоторой точке равна 600 В/м. Вычислить разность потенциалов между этой точкой и другой, лежащей на прямой, составляющей угол 60 град с направлением вектора напряженности. Расстояние между точками равно 2мм.

Ответ: 0,6 В. Рисунок: нет.

6. Из точки на поверхности бесконечного длинного отрицательно заряженного цилиндра (<тау>= 29 нКл/м)вылетает электрон (V0=0). Определить кинетическую энергию электрона в точке 2, находящейся на расстоянии 9R от поверхности цилиндра, где R - его радиус (рис. 15.18).

Ответ: 828 эВ. Рисунок: 15.18.

7. Конденсаторы соединены так, как это показано на рисунке. Электроемкости конденсаторов С1=0.2 мкФ, С2=0.1 мкФ, С3=0.3 мкФ, С4=0.4 мкФ. Определить электроемкость батареи конденсаторов.

Ответ: 0.21 мкФ. Рисунок: 17.1

8. Пластину из эбонита толщиной 2мм и площадью 300 см**2 поместили в однородное электрическое поле напряженностью 1 кВ/м, расположив так, что силовые линии перпендикулярны ее плоскости поверхности. Пластину переместили из поля в область пространства, где внешнее поле отсутствует. Пренебрегая уменьшением поля в диэлектрике с течением времени, определить энергию электрического поля в пластине.

Ответ: 118 пДж. Рисунок: нет.

9. Имеется N одинаковых гальванических элементов с ЭДС E и внутренним сопротивлением r(i) каждый. Из этих элементов надо 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(i) батареи при этом значении n?

Ответ: n=(n*R/r(i))**0.5; R(i)=R. Рисунок: нет

10. В схеме рис. 47 E1=E2=100 B, R1=20 Ом, R2=10 Ом, R3=40 Ом и R4=30 Ом. Найти показания амперметра. Сопротивлением батарей и амперметра пренебречь.

Ответ: I=9 A. Рисунок : N47.

11. В схеме рис. 49 E1=E2=110 В, R1=R2=200 Ом, сопротивление вольтметра 1000 Ом. Найти показания вольтметра. Сопротивлением батарей пренебречь.

Ответ: 100 B. Рисунок : N49.

12. В цепь состоящую из медного провода площадью поперечного сечения S1=3 мм**2, включен свинцовый предохранитель площадью поперечного сечения S2=1 мм**2. На какое повышение температуры проводов при котором замыкание цепи рвасчитан этот предохранитель? Считать, что при коротком замыкании вследствие кратковременности процесса все выделившееся тепло идет на нагревание цепи. Начальная температура предохранителя t0=17град. C.

Ответ: t=1.8 град. C. Рисунок : нет.

13. Определить: 1) общую мощность, 2) полезную мощность, 3) КПД батареи, ЭДС которого равна 240 В, если внешнее сопротивление равно 23 Ом и сопротивление батареи 1 Ом.

Ответ:кВт;кВт; 3) 96%. Рисунок : нет.

Расчетно-графическое задание № 2 C-161

Группа:

Студент: 11. Зинченко Дмитрий

1. Тонкая бесконечная нить согнута под углом 90 град. Нить несет заряд, равномерно распределенный с линейной плотностью 1 мкКл/м. Определить силу, действующую на точечный заряд Q =0,1 мкКл, расположенный на продолжении одной из сторон и удаленный от вершины угла на а = 50 см.

Ответ: 4,03 мН. Рисунок: нет.

2. Расстояние между двумя длинными тонкими проволоками, расположенными параллельно друг другу, равно 16 см. Проволоки равномерно заряжены разноименными зарядами с линейной плотностью 150 мкКл/м. Какова напряженность поля в точке, удаленной на 10 см как от первой, так и от второй проволоки?

Ответ: 43,2 МВ/м. Рисунок: нет.

3. На некотором расстоянии а = 5 см от бесконечной проводящей плоскости находится точечный заряд 1 нКл. Определить силу, действующую на заряд со стороны индуцированного им заряда на плоскости.

Ответ: Действие индуцированного заряда эквивалентно действию точечного заряда, являющегося зеркальным изображением заряда Q; 0,9 мкН. Рисунок: нет.

4. Точечный заряд 10 нКл, находясь в некоторой точке поля, обладает потенциальной энергией 10 мкДж. Найти потенциал этой точки поля.

Ответ: 1 кВ. Рисунок: нет.

5. Определить работу А1,2 сил поля по перемещению заряда Q=1 мкКл из точки 1 в точку 2 поля, созданного заряженным проводящим шаром. Потенциал шара равен 1 кВ.

Ответ: 300 Дж. Рисунок: 15.15.

6. Протон начальная скорость которого равна 100 км/с, влетел в однородное электрическое поле (E=300 В/см) так, что вектор скорости совпал с направлением линий напряженности. Какой путь должен пройти протон в направлении линий поля, чтобы его скоростью удвоилась?

Ответ: 5,19 мм. Рисунок: нет.

7. К воздушному конденсатору, заряженному до разности потенциалов 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 100 В.

Ответ: 5. Рисунок: нет.

8. Сплошной парафиновый шар радиусом 10 см заряжен равномерно по объему с объемной плотностью 10 нКл/м**3. Определить энергию электрического поля, сосредоточенную в самом шаре, и энергию вне его.

Ответ: 7.88 нДж; 78.8 нДж. Рисунок: нет.

9. Два одинаковых источника тока с ЭДС E=1.2В и внутренним сопротивлением r=0.4 Ом каждый соединены, как показано на рис.19.6 а, б. Определить силу тока I в цепи и разность потенциалов U между точками А и В в первом и втором случае.

Ответ: а)I=3 A, U=0; б)I=0, U=1.2В. Рисунок: нет.

10. Найти показания амперметра А в схеме рис. 50, если E1=E2= =1.5 В, r1=r2=0.5 Ом, R1=R2=2 Ом и R3=1 Ом. Сопротивление амперметра 3 Ом.

Ответ: 75 мА. Рисунок : N50.

11. В схеме рис. 44 E1=2 В, E2=4 В, R1=0.5 Ом и падение потенциала на сопротивлении R2 (ток через R2 направлен сверху вниз) равно 1 В. Найти показания амперметра. Внутренним сопротивлением элементов и амперметра пренебречь.

Ответ: 2 A. Рисунок : N44.

12. Лампочка и реостат, соединенные последовательно, присоединены к источнику тока. Напряжение U на зажимах лампочки равно 40 В, сопротивление R реостата равно 10 Ом. Внешняя цепь потребляет мощность Р = 120 Вт. Найти силу тока в цепи.

Ответ: 2 А. Рисунок: нет.

13. Сколько надо заплатить за пользованием электрической энергией в месяц (30 дней), если ежедневно по 6 ч горят две электрические лампочки, потребляющие при 120 В ток 0.5 А? Кроме того, ежедневно кипятится 3 л воды (начальная температура воды 10град. С). Стоимость 1 кВт*ч энергии принять равной 4 коп. КПД нагревателя принять равным 80%.

Ответ: 1 р. 33 к. Рисунок : нет.

Расчетно-графическое задание № 2 C-161

Группа:

Студент: 12. Карпенко Павел

1. Два одинаковых проводящих заряженных шара находятся на расстоянии 30 см. Сила притяжения шаров равна 90 мкН. После того как шары были приведены в соприкосновение и удалены друг от друга на прежнее расстояние, они стали отталкиваться с силой 160 мкН. Определить заряды Q1 и Q2,которые были на шарах до их соприкосновения. Диаметр шаров считать много меньшим расстояния между ними.

Ответ: 0,09 мкКл; - 0,01 мкКл. Рисунок: нет.

2. 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 E поля в которой равна нулю?

Ответ: за отрицательным зарядом d1=d(2+1) Рисунок: нет.

3. Электрическое поле создано двумя бесконечными параллельными пластинами, несущими равномерно распределенный по площади заряд с поверхностными плотностями 1 нКл/м**2 и 3 нКл/м**2. Определить напряженность поля: 1) между пластинами; 2) вне пластин.

Ответ: 1)113 В/м;2) 226 В/м. Рисунок: нет.

4. Поле создано точечным зарядом 1 нКл. Определить потенциал поля в точке, удаленной от заряда на расстояние 20 см.

Ответ: 45 В. Рисунок: нет.

5. Точечные заряды 1 мкКл и 0,1 мкКл находятся на расстоянии 10 см друг от друга. Какую работу совершат силы поля, если второй заряд, отталкиваясь от первого, удалится от него на расстояние:м; 2) бесконечности.

Ответ: 1)8,91 м Рисунок: нет.

6. Разность потенциалов между катодом и анодом электронной лампы равна 90 В, расстояние 1 мм. С каким ускорением движется электрон от катода к аноду? Какова скорость электрона в момент удара об анод? За какое время электрон пролетает расстояние от катода до анода? Поле считать однородным.

Ответ: 1,58*10**16 м/с**2; 5,63 Мм/с; 0,356 нс. Рисунок: нет.

7. Определить электроемкость схемы, представленной на рисунке, где С1=1 пФ, С2=2 пФ, С3=2 пФ, С4=4 пФ.

Ответ: 2 пФ. Рисунок: 17.5

8. Эбонитовый шар равномерно заряжен по объему. Во сколько раз энергия электрического поля вне шара превосходит энергию поля, сосредоточенную в шаре?

Ответ: 15 Рисунок: нет.

Ответ: 5/6 Ом. Рисунок: 19.4а.

10. Какая разность потенциалов получается на зажимах двух элементов, включенных параллельно, если их ЭДС равны соответственно E1=1,4 В, E2=1,2 В и внутреннее сопротивление r1=0.6 Ом и r2=0.4 Ом?

Ответ: U=1.28 В. Рисунок : нет.

11. В схеме рис. 51 V1 и V2- два вольтметра, сопротивления которых равны соответственно R1=3000 Ом и R2=2000 Ом; R3=3000 Ом, R4=2000 Ом, E=200 В. Найти показания вольтметров V1 и V2 в случаях: 1) ключ К замкнут, 2) ключ К разомкнут. Сопротивлением батареи пренебречь. Задачу решить, применяя законы Кирхгофа.

Ответ: 1) U1=120 B; U2=80 B; 2) U1=U2=100 B. Рисунок : N51.

12. Сила тока в проводнике сопротивлением 12 Ом равномерно убывает от 5 А до 0 в течение времени 10 с. Какое количество теплоты выделяется в этом проводнике за указанный промежуток времени?

Ответ: 1 кДж. Рисунок: нет.

13. От генератора, ЭДС которого равна 110 В, требуется передать энергию на расстояние 250 м. Потребляемая мощность 1 кВт. Найти минимальное сечение медных подводящих проводов, если потери мощности в сети не должны превышать 1%.

Ответ: S=78 мм**2. Рисунок : нет.

Расчетно-графическое задание № 2 C-161

Группа:

Студент: 13. Куванников Александр

1. Тонкий длинный стержень равномерно заряжен с линейной плотностью 10 мкКл/м. Какова сила, действующая на точечный заряд Q = 0,1 мкКл, расположенный на продолжении одной из сторон и удаленный от вершины угла на а= 50 см.

Ответ: 9 мН. Рисунок: нет.

2. Прямой металлический стержень диаметром 5 см и длиной 4 м несет равномерно распределенный по его поверхности заряд 500 нКл. Определить напряженность поля в точке, находящейся против середины стержня на расстоянии а = 1 см от его поверхности.

Ответ: 64,3 кВ/м. Рисунок: нет.

3. Тонкая нить несет равномерно распределенный по длине заряд с линейной плотностью 2 мкКл/м. Вблизи средней части нити на расстоянии 1 см, малом по сравнению с ее длиной, находится точечный заряд Q = 0,1 мкКл. Определить силу, действующую на заряд.

Ответ: 0,36 Н. Рисунок: нет.

4. Электрическое поле создано точечным положительным зарядом 6нКл, положительный заряд переносится из точки этого поля в точку. Каково изменение потенциальной энергии, приходящейся на единицу переносимого заряда, если r1=20 см и r2=50 см?

Ответ: -162 Дж/Кл Рисунок 15.5 .

5. Тонкий стержень согнут в полукольцо. Стержень заряжен с линейной плотностью 133 нКл/м. Какую работу надо совершить, чтобы перенести заряд 6,7 нКл из центра полукольца в бесконечность?

Ответ: 25,2 мкДж. Рисунок: нет.

6. Бесконечная плоскость заряжена отрицательно с поверхностной плотностью 35,4 нКл/м**2. По направлению силовой линии поля, созданного плоскостью, летит электрон. Определить минимальное расстояние, на которое может подойти к плоскости электрон, если на расстоянии 5 см он имел кинетическую энергию 80 эВ.

Ответ: 1 см. Рисунок: нет.

7. Электроемкость плоского конденсатора равна 1,5 мкФ. Расстояние между пластинами равно 5 мм. Определить какова будет электроемкость конденсатора, если на нижнюю пластину положить лист эбонита толщиной 3 мм?

Ответ: 2,5 мкФ. Рисунок: нет.

8. Найти энергию уединенной сферы радиусом 4 см, заряженной до потенциала 500 В.

Ответ: 0.55 мкДж. Рисунок: нет.

9. Сила тока в проводнике равномерно нарастает от 0 до 3 А в течение времени 10 с. Определить заряд Q, прошедший в проводнике.

Ответ: 15 Кл. Рисунок: нет.

10. В схеме рис. 49 E1=E2, R1=R2=100 Ом. Вольтметр показывает 150 В, сопротивление вольтметра 150 Ом. Найти ЭДС батарей. Соп-ротивлением батарей пренебречь.

Ответ: E1=E2=200 B. Рисунок : N49.

11. В схеме рис. 48 E1 и E2-два элемента с одинаковой ЭДС 2 В и с одинаковым внутренним сопротивлением 0.5 Ом. Найти силу тока, идущего: 1) через сопротивление R1=0.5 Ом, 2) через сопротивление R2=1.5 Ом, 3) через элемент E1.

Ответ:A;A;A. Рисунок : N48.

12. ЭДС батареи аккумуляторов 12 В, сила тока короткого замыкания равна 5 А. Какую наибольшую мощность Р max можно получить во внешней цепи, соединенной с такой батареей?

Ответ: 15 Вт. Рисунок: нет.

13. От батареи, ЭДС которого равна 500 В, требуется передать энергию на расстояние 2.5 км. Потребляемая мощность 10 кВт. Найти минимальные потери мощности в сети, если диаметр медных подводящих проводов 1.5 см.

Ответ: 212 Вт. Рисунок : нет.

Расчетно-графическое задание № 2 C-161

Группа:

Студент: 14. Лысых Артем

1. Два одинаковых заряженных шарика подвешены в одной точке на нитях одинаковой длины. При нити этом разошлись на угол альфа. Шарики погружаются в масло плотностью 8*10**2 кг/м**3. Определить диэлектрическую проницаемость масла, если угол расхождения нитей при погружении шариков в масло остается неизменным. Плотность материала шариков 1,6*10 **3 кг/м**3.

Ответ: 2. Рисунок: нет.

2. Электрическое поле создано двумя точечными зарядами Q1= 40 нКл и Q2 = - 10 нКл, находящимися на расстоянии 10 см друг от друга. Определить напряженность поля в точке, удаленной от первого заряда на 12 см и от второго на 6 см.

Ответ: 34 кВ/м. Рисунка нет Напряженность поля заряда, распределенного по кольцу и сфере. Рисунок: нет.

3. Параллельно бесконечной пластине, несущей заряд, равномерно распределенный по площади с поверхностной плотностью 20 нКл/м**2, расположена тонкая нить с равномерно распределенным по длине зарядом (0,4 нКл/м). Определить силу, действующую на отрезок нити длиной 1 м.

Ответ: 452 нН/м. Рисунок: нет.

4. Какова потенциальная энергия системы четырех одинаковых точечных зарядов 10 нКл, расположенных в вершинах квадрата со стороной длиной a = 10 см?

Ответ: 48,8 мкДж. Рисунок: нет.

5. Электрическое поле создано равномерно распределенным по кольцу зарядом (<тау>= 1 мкКл/м). Определить работу сил поля по перемещению заряда Q=10 нКл из точки 1 (в центре кольца) в точку 2, находящую на перпендикуляре к плоскости кольца (рис. 15.14).

Ответ: 165 мкДж. Рисунок: нет.

6. Электрон влетел в пространство между пластинами плоского конденсатора со скоростью 10 Мм/с, направленной параллельно пластинам. На сколько приблизится электрон к положительно заряженной пластине за время движения внутри конденсатора (поле считать однородным), если расстояние между пластинами равно 16 мм, разность потенциалов 30 В и длина пластин равна 6 см?

Ответ: 5,9 мм. Рисунок: нет.

7. Определить электроемкость плоского слюдяного конденсатора, площадь пластин которого равна 100 см**2, а расстояние между ними равно 0,1 мм.

Ответ: 6,2 нФ. Рисунок: нет.

8. Электрическое поле создано заряженной (0.1 мкКл) сферой радиусом 10 см. Какова энергия поля, заключенная в объеме, ограниченном сферой и концентрической с ней сферической поверхностью, радиус которой в два раза больше радиуса сферы?

Ответ: 225 мкДж. Рисунок: нет.

9. Зашунтированный амперметр измеряет токи силой до 10 А. Какую наибольшую силу тока может измерить этот амперметр без шунта, если сопротивление амперметра равно 0,02 Ом и сопротивление шунта равно 5 мОм.

Ответ: 2 А. Рисунок: нет

10. В схеме рис. 44 E1=110 В, E2=4 В, R1=R2=100 Ом, R3=500 Ом. Найти показания амперметра. Сопротивлением батареи и амперметра пренебречь.

Ответ: I=0.4 A. Рисунок : N44.

11. В схеме рис. 44 E1=30 В, E2=5 В, R2=10 Ом, R3=20 Ом. Через амперметр идет ток 1 А, направленный от R3 к R1. Найти сопротивление R1. Сопротивлением батареи и амперметра можно пренебречь.

Ответ: R1=20 Ом. Рисунок : N44.

12. Электрический чайник с 600 см**3 воды при 9град. С, сопротивление обмотки которого 16 Ом, забыли выключить. Через сколько времени после включения вся вода в чайнике выкипит? Напряжение в сети 120 В, КПД чайника 60%.

Ответ: Через 49 мин. Рисунок : нет

13. В схеме рис. 35 ЭДС батареи E=120 В, R3=30 Ом, R2=60 Ом. Амперметр показывает 2 А. Найти мощность, выделяющуюся в сопротивлении R1. Сопротивлением батареи и амперметра пренебречь.

Ответ: 60 Вт. Рисунок : нет.

Расчетно-графическое задание № 2 C-161

Группа:

Студент: 15. Мухачев Алексей

1. Три одинаковых заряда 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?

Ответ: - 0,577 нКл; не будет устойчивым. Рисунок: нет.

2. Расстояние между двумя точечными зарядами Q1 = + 8 нКл и Q2 = - 5,3 нКл равно 40 см. Вычислить напряженность поля в точке, лежащей посередине между зарядами. Чему равна напряженность, если второй заряд будет положительным?

Ответ: 2,99 кВ/м;607 В/м. Рисунок: нет.

3. Две круглые параллельные пластины радиусом 10 см находятся на малом (по сравнению с радиусом) расстоянии друг от друга. Пластинам сообщили одинаковые по модулю, но противоположные по знаку заряды. Определить этот заряд, если пластины притягиваются с силой 2 мН. Считать, что заряды распределяются по пластинам равномерно.

Ответ: 33,3 нКл. Рисунок: нет.

4. Заряды 1 мкКл и -1 мкКл находятся на расстоянии 10 см. Определить напряженность и потенциал поля в точке, удаленной на расстояние 10 см от первого заряда и лежащей на линии, проходящей через первый заряд перпендикулярно направлению от Q1 до Q2.

Ответ: 664 кВ/м;26,4 кВ. Рисунок: нет.

5. Бесконечно прямая нить несет равномерно распределенный заряд (тау =0.1 мкКл/м). Определить работу А1,2 сил поля по перемещению заряда Q=50 нКл из точки 1 в точку 2.

Ответ: 250 Дж. Рисунок:15.16. Движение заряженных частиц в электрическом поле

6. В однородное электрическое поле напряженностью 1 кВ/м влетает вдоль силовой линии электрон со скоростью 1Мм/с. Определить расстояние, пройденное электроном до точки в которой его скорость будет равна половине начальной.

Ответ: 2,13 мм. Рисунок: нет.

7. Пять различных конденсаторов соединены согласно схеме, приведенной на рисунке. Определить электроемкость С4, при которой электроемкость всего соединения не зависит от величины электроемкости С5. Принять С1=8 пФ, С2=12 пФ, С3=6 пФ.

Ответ: 9 пФ. Рисунок: 17.6

8. Расстояние между пластинами плоского конденсатора равно 2 см, разность потенциалов 6 кВ. Заряд каждой пластины равен 10 нКл. Вычислить энергию поля конденсатора и силу взаимного притяжения пластин.

Ответ: 30 мкДж. Рисунок: нет.

9. Внутреннее сопротивление батареи аккумуляторов равно 3 Ом. Сколько процентов от точного значения ЭДС составляет погрешность, если, измеряя разность потенциалов на зажимах батареи вольтметром с сопротивлением 200 Ом, принять ее равной ЭДС?

Ответ: 1,48 %. Рисунок: нет.

Ответ: 0.8 А; 0.3 А; 0.5 А Рисунок: 19.10.

11. Два источника тока (E1=8 В, r1=2 Ом, Е2=6В, r2=1.5 Ом) и реостат (R=10 Ом) соединены как показано на рис.19.8. Вычислить силу тока I, текущего через реостат.

Ответ: 0. Рисунок: 19.8

12. К зажимам батареи аккумуляторов присоединен нагреватель. ЭДС батареи равна 24 В, внутреннее сопротивление 1 Ом. Нагреватель включенный в цепь, потребляет мощность Р = 80 Вт. Вычислить силу тока в цепи и КПД нагревателя.

Ответ: КПД 1 = 0,17 ; I 1 = 20 А; I 2 = 4 А; КПД 2 = 0,83. Рисунок: нет.

13. Найти внутреннее сопротивление генератора, если известно, что мощность, выделяемая во внешней цепи, одинакова при двух значениях внешнего сопротивления R1=5 Ом и R2=0.2 Ом. Найти КПД генератора в каждом из этих случаев.

Ответ: r=1 Ом; КПД1=83.3%; КПД2=16.7%. Рисунок : нет.

Расчетно-графическое задание № 2 C-161

Группа:

Студент: 16. Осин Игорь

1. Расстояние между свободными зарядами Q 1= 180 нКл и Q 2=720 нКл равно 60 см. Определить точку на прямой, проходящей через заряды, в которой нужно поместить третий заряд Q 3 так, чтобы система зарядов находилась в равновесии. Определить величину и знак заряда. Устойчивое или неустойчивое будет равновесие?

Ответ: Точка находится на расстоянии 20 см от заряда Q 1; - 8*10 **Кл; неустойчивое. Рисунок: нет.

2. Определить напряженность электрического поля, создаваемого точечным зарядом Q = 10 нКл на расстоянии 10 см от него. Диэлектрик - масло.

Ответ: 4,09 кВ/м. Рисунок: нет.

3. Между пластинами плоского конденсатора находится точечный заряд 30 нКл. Поле конденсатора действует на заряд с силой F1=10 мН. Определить силу F2 взаимного притяжения пластин, если площадь S каждой пластины равна 100 см**2.

Ответ: 4,92 мН. Рисунок: нет.

4. Бесконечно длинная тонкая прямая нить несет равномерно распределенный по длине заряд с линейной плотностью 0,01 мкКл/м. Определить разность потенциалов двух точек поля, удаленных от нити на r1 = 2см и r 2=4 см.

Ответ: 125 В. Рисунок: нет.

5. Сплошной шар из диэлектрика (<эпсилон>=3) радиусом R= 10 см заряжен с объемной плотностью <ро>=50 нКл/м**3. Напряженность Напряженность электрического поля внутри и на поверхности такого шара выражается формулой E=(<ро>*r)/(3*<эпсилон>0*<эпсилон>), где r - расстояние от центра шара до точки, в которой вычисляется напряженность поля. Вычислить разность потенциалов между центром шара и точками, лежащими на его поверхности.

Ответ: 3,14 В. Рисунок: нет.

6. Электрон движется вдоль силовой линии однородного электри ческого поля. В некоторой точке поля с потенциалом 100 В электрон имел скорость 6 Мм/с. Определить потенциал точки поля, в которой скорость электрона будет равна 0,5*V1.

Ответ: 23,3 В. Рисунок: нет.

7. Определить электроемкость Земли, принимая ее за шар радиусом 6400 км.

Ответ: 712 мкФ. Рисунок: нет.

8. Конденсатор электроемкостью 666 пФ зарядили до разности потенциалов 1.5 кВ и отключили от источника тока. Затем к конденсатору подсоединили параллельно второй, незаряженный конденсатор электроемкостью 444 пФ. Определить энергию, израсходованную на образование искры, проскочившей при соединении конденсаторов?

Ответ: 0.3 мДж. Рисунок: нет.

Ответ: 3/4 Ом. Рисунок: 19.4б.

10. В схеме рис. 46 E1=25 В. Падение потенциала равно R1,равное 10 В, равно падению потенциала на R3 и вдое больше падению потенциала на R2. Найти E2 и E3.Сопротивлением батарей пренебречь. Токи I1 и I2 направлены справа на лево, ток I2- сверху вниз.

Ответ: E2=30 B; E3=45 B. Рисунок : N46.

Ответ: R=2/3 Ом; I2=0.5 А;I(R)=1.5 А. Рисунок : N43.

12. Для отопления комнаты пользуются электрической печью, включеной в сеть напряжением 120 В. Комната теряет в сутки 20800 ккал тепла. Требуется поддержать температуру комнаты неизменной. Найти: 1) сопротивление печи; 2) сколько метров нихромовой про-волоки надо взять для обмотки такой печи, если диаметр проволоки 1 мм; 3)мощность печи.

Ответ:Ом;м; 3) 1 кВт. Рисунок : нет.

Сколько ватт потребляет нагреватель электрического чайника, если 1 л воды закипает через 5 мин? 2) Каково сопротивление нагревателя, если напряжение в сети равно 120 В? Начальная температура воды 13.5град. С. Потерями тепла пренебречь.

Ответ: 1) 1,2 кВт;Ом. Рисунок : нет. ****

Расчетно-графическое задание № 2 C-161

Группа:

Студент: 17. Саитов Иван

1. Тонкая нить длиной 20 см равномерно заряжена линейной плотностью 10 нКл/м. На расстоянии а = 10 см от нити, против ее середины, находится точечный заряд Q =1 нКл. Вычислить силу, действующую на этот заряд со стороны заряженной нити.

Ответ: 1,27 мкН. Рисунок: нет.

Ответ: 55,7 кВ/м. Рисунок: нет.

3. Большая металлическая пластина расположена в вертикальной плоскости и соединена с землей. На расстоянии а=10 см от пластины находится неподвижная точка, к которой на нити длиной l=12 см подвешен маленький шарик массой m=0.1 г. При сообщении шарику заряда Q он притянулся к пластине, в результате чего нить отклонилась отвертикали на угол 30 град. Найти заряд Q шарика.

Ответ: 20 нКл. Рисунок 14.13 Сила, действующая на заряд в электрическом поле

4. Тонкий стержень длиной 10 см несет равномерно распределенный заряд 1 нКл. Определить потенциал электрического поля в точке, лежащей на оси стержня на расстоянии a = 20 см от ближайшего его конца.

Ответ: 36,5 В. Рисунок: нет.

Ответ: 2,62мкДж. Рисунок: 15.13.

6. Заряженная частица, пройдя ускоряющуюся разность потенциалов 600 кВ, приобрела скорость 5,4 Мм/с. Определить удельный заряд частицы (отношение заряда к массе).

Ответ: 24,3 МКл/кг. Рисунок: нет.

7. Расстояние между пластинами плоского конденсатора равно 1,33 м, площадь пластин равна 20 см**2. В пространстве между пластинами конденсатора находятся два слоя диэлектриков: слюды толщиной 0,7 мм и эбонита толщиной 0,3 мм. Определить электроемкость конденсатора.

Ответ: 35,4 пФ. Рисунок: нет.

8. Конденсатору, электроемкость которого равна 10 пФ, сообщен заряд 1 пКл. Определить энергию конденсатора.

Ответ: 0,05мкДж Рисунок: нет.

9. Определить плотность тока в железном проводнике длиной 10 м, если провод находится под напряжением 6 В.

Ответ: 6,1 МА/м **2. Рисунок: нет.

10. Определить силу тока I3 в резисторе сопротивлением R3 (рис.19.9) и напряжение U3 на концах резистора, если Е1=4 В, Е2=3 В, R1=2 Ом, R2=6 Ом, R3=1 Ом. Внутренним сопротивлением источников тока пренебречь.

Ответ: I3=0,U3=0 Рисунок: 19.9

11. Найти показания амперметра А в схеме рис. 50, если E1=E2= =1.5 В, r1=r2=0.5 Ом, R1=R2=2 Ом и R3=1 Ом. Сопротивление амперметра 3 Ом.

Ответ: 75 мА. Рисунок : N50.

12. В схеме рис. 40 E - батарея с ЭДС 110 В, К - калориметр с 500 г керосина. Амперметр показывает 2 А, вольтметр 10.8 В.1)Чему равно сопротивление спирали? 2) Чему равна удельная теплоемкость керосина, если после 5 мин пропускания тока через спираль R1 ке-росин нагрелся на 5град. С? Считать, что на нагрев керосина идет 80% выделяющегося в спирали тепла. 3) Чему равно сопротивление рео-стата R? Сопротивлением батареи и ампреметра пренебречь. Сопро-тивление вольтметра считать бесконечно большим.

Ответ:Ом;Дж/(кг*К);Ом. Рисунок : N40.

13. По проводнику сопротивлением 3 Ом течет ток, сила которого возрастает. Количество теплоты, выделившееся в проводнике за время 8 с, равно 200 Дж. Определить количество электричества q, протекшее за это время по проводнику. В момент времени, принятый за начальный, сила тока в проводнике равна 0.

Ответ: 20 Кл. Рисунок: нет.

Расчетно-графическое задание № 2 C-161

Группа:

Студент: 18. Ситников Евгений

1. Тонкое полукольцо радиусом 10 см несет равномерно распределенный заряд с линейной плотностью 1 мкКл/м. В центре кривизны полукольца находится заряд 20 нКл. Определить силу взаимодействия точечного заряда и заряженного полукольца.

Ответ: 3,6 мН. Рисунок: нет.

Ответ: 280 В/м. Рисунок: нет.

3. Две одинаковые круглые пластины площадью по 100 см**2 каждая расположены параллельно друг другу. Заряд одной пластины равен + 100 нКл, другой - 100 нКл. Определить силу взаимного притяжения пластин в двух случаях, когда расстояние между ними: 1) r1=2 см; 2) r2=10 м.

Ответ: 1) 56,5 мН;2)0,9 мкН. Рисунок: нет.

4. Определить потенциальную энергию системы четырех точечных зарядов, расположенных в вершинах квадрата со стороной длиной 10 см. Заряды одинаковы по модулю 10 нКл, по два из них отрицательны. Рассмотреть два возможных случая расположения зарядов.

Ответ: - 12,7 мкДж, если заряды одного знака расположены в противоположных вершинах квадрата; 12,7 мкДж, если в противоположных вершинах заряды разных знаков. Рисунок: нет.

Ответ: 65 Дж. Рисунок: 15.12.

6. Электрон, летевший горизонтально со скоростью 1,6 Мм/с, влетел в однородное электрическое поле с напряженностью 90 В/см, направленное вертикально вверх. Какова будет по модулю и направлению скорость электрона через 1 нс?

Ответ: 2,24 Мм/с.; отклонится на 45 град. от первоначального направления. Рисунок: нет.

7. Два металлических шара радиусами 2 см и 6 см соединены проводником, емкостью которого можно пренебречь. Шарам сообщен заряд 1 нКл. Найти поверхностную плотность зарядов на шарах.

Ответ: 49,8 нКл/м**2; 16,6 нКл/м**2. Рисунок: нет.

8. Сила притяжения между пластинами плоского воздушного конденсатора равна 50 мН. Площадь каждой пластины равна 200см**2. Найти плотность энергии поля конденсатора.

Ответ: 2.5 Дж/м**3 Рисунок: нет.

9. Напряжение на шинах электростанции равно 6,6 кВ. Потребитель находится на расстоянии 10 км. Определить площадь сечения медного провода, который следует взять для устройства двухпроводной линии передачи, если сила тока в линии равна 20 А и потери напряжения в проводах не должны превышать 3 процента.

Ответ: 34,2 мм**2. Рисунок: нет.

10. В схеме рис. 49 E1=E2=110 В, R1=R2=200 Ом, сопротивление вольтметра 1000 Ом. Найти показания вольтметра. Сопротивлением батарей пренебречь.

Ответ: 100 B. Рисунок : N49.

Ответ:A;A;A. Рисунок : N48.

12. Электрический чайник имеет две обмотки. При включении од-ной из них вода в чайнике закипает через 15 мин, при включении другой - через 30 мин. Через сколько времени закипит вода в чай-нике, если включить две обмотки: 1) последовательно, 2) паралле-льно?

Ответ:мин;мин. Рисунок : нет.

13. В цепь включены параллельно медная и стальная проволоки равной длины и диаметра. Найти: 1) отношение количества теплоты, выделяющегося в этих проволоках, 2) отношение падений напряжений на этих проволоках.

Ответ: 1) Qм/Qs=5.9 ; 2) Uм/Uc=1. Рисунок : нет.

Расчетно-графическое задание № 2 C-161

Группа:

Студент: 19. Староверов Дмитрий

1. Тонкий очень длинный стержень равномерно заряжен с линейной плотностью заряда, равной 10 мкКл/м. На перпендикуляре к оси стержня, восставленном из конца его, находится точечный заряд Q = 10 нКл. Расстояние а заряда от конца стержня равно 20 см. Найти силу взаимодействия заряженного стержня и точечного заряда.

Ответ: 6,37 мН. Рисунок: нет.

Ответ: 16,9 мкН. Рисунок: нет.

3. Плоский конденсатор состоит из двух пластин, разделенных стеклом. Какое давление производят пластины на стекло перед пробоем, если напряженность электрического поля перед пробоем равна 30 МВ/м?

Ответ: 27,9 кПа. Рисунок: нет.

Ответ: 1 кВ. Рисунок: нет.

5. Сплошной шар из диэлектрика (<эпсилон>=3) радиусом R= 10 см заряжен с объемной плотностью <ро>=50 нКл/м**3. Напряженность Напряженность электрического поля внутри и на поверхности такого шара выражается формулой E=(<ро>*r)/(3*<эпсилон>0*<эпсилон>), где r- расстояние от центра шара до точки, в которой вычисляется напряженность поля. Вычислить разность потенциалов между центром шара и точками, лежащими на его поверхности.

Ответ: 3,14 В. Рисунок: нет.

6. Отношение масс двух заряженных частиц равно k=m1/m2. Частицы находятся на расстоянии r0 друг от друга. Какой кинетической энергией будет обладать частица массой m1, если она под действием силы взаимодействия со второй частицей удалится от нее на расстояние r>>r0. Рассмотреть три случая: 1) k=1; 2) k=0; 3) k -> бесконечности. Заряды принять равными Q1 и Q2. Начальными скоростями пренебречь.

Ответ: нет. Рисунок: нет.

7. Определить электроемкость металлической сферы радиусом 2 см, погруженной в воду.

Ответ: 180 пФ. Рисунок: нет.

8. Уединенный металлический шар радиусом 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.

Ответ: 12 см. Рисунок: нет.

10. Какую силу тока показывает амперметр А на схеме рис. 45, если E1=2 В, E2=3 В, R3=1500 Ом и R(A)=500 Ом и падение потенциала на сопротивлении R2 (ток через R2 направлен сверху вниз) равно 1 В? Сопротивлением элементов пренебречь.

Ответ: I=1 мА. Рисунок : N45.

Ответ: I1=I2=26.7 мА; I3=I4=4 мА. Рисунок : N41.

12. В схеме рис. 39 ЭДС батареи E=120 В, R2=10 Ом, В - элект-рический чайник. Амперметр показывает 2 А. Через сколько време-ни закипит 0.5 л воды, находящейся в чайнике при начальной тем-пературе 4град. С? Сопротивление батареи и амперметра пренебречь. КПД чайника 76%.

Ответ: Через 22 мин. Рисунок : N39.

13. Две электрические лампочки включены в сеть параллельно. Сопротивление первой лампочки 360 Ом, сопротивление второй 240 Ом. Какая из лампочек поглощает большую мощность? Во сколько раз?

Ответ: Большую (в 1.5 раза) мощность поглощает лампочка с меньшим сопротивлением. Рисунок : нет.

Расчетно-графическое задание № 2 C-161

Группа:

Студент: 20. Сукова Юлия

1. Тонкий стержень равномерно заряжен с линейной плотностью заряда, равной 10 мкКл/м. На продолжении оси стержня на расстоянии а = 20 см от его конца находится точечный заряд Q = 10 нКл. Определить силу взаимодействия заряженного стержня и точечного заряда.

Ответ: 4,5 мН. Рисунок: нет.

Ответ: 64,3 кВ/м. Рисунок: нет.

3. Два прямых тонких стержня длиной L1=16 см и L2=12 см. Каждый заряжены с линейной плотностью Т=400 нКл/м. Стержни образуют прямой угол. Вычислить напряженность E поля т. А?

Ответ: 38 кВ/м Рисунок: 14.10.

Ответ: (x-10)**2+y**2=64. Рисунок: нет.

Ответ: 1)8,91 м Рисунок: нет.

6. Какой минимальной скоростью должен обладать протон, чтобы он мог достигнуть поверхности заряженного до потенциала <фи>=400 В металлического шара (рис. 15.17)?

Ответ: 0,24 Мм/c. Рисунок: 15.17.

7. Две концентрические металлические сферы радиусами 2 см и 2,1 см образуют сферический конденсатор. Определить его электроемкость, если пространство между сферами заполнено парафином.

Ответ: 93,3 пФ. Рисунок: нет.

Ответ: 30 мкДж. Рисунок: нет.

Ответ: 18,8 Ом. Рисунок: нет.

10. Три сопротивления R1=5 Ом; R2=1 Ом и R3=3 Ом, а также источник тока с ЭДС Е1=1,4 В соединены, как показано на рис.19.11. Определить ЭДС источника тока, который надо подключить в цепь между точками А и В, чтоб в указанном направлении в сопротивлении R3 шел ток силой 1 А. Сопротивлением источника тока пренебречь.

Ответ: 3.6 В. Рисунок: 19.11.

11. В схеме рис. 49 E1=E2, R1=R2=100 Ом. Вольтметр показывает 150 В, сопротивление вольтметра 150 Ом. Найти ЭДС батарей. Соп-ротивлением батарей пренебречь.

Ответ: E1=E2=200 B. Рисунок : N49.

12. Элемент с начало замыкают на внешнее сопротивление R1=2 Ом, а затем во внешнее сопротивление R2=0.5 Ом. Найти ЭДС элемента и его внутреннее сопротивление, если известно, что в каждом из этих случаев мощность, выделяемая во внешней цепи, одинакова и равна 2.54 Вт.

Ответ: E=6 В; r=1 Ом. Рисунок : N34.

13. В цепь включены последовательно медная и стальная проволоки равной длины и диаметра. Найти: 1)отношение количества теплоты, выделяющегося в этих проволоках, 2) отношение падений напряжений на этих проволоках.

Ответ: 1) Qм/Qs=0.17; 2) Uм/Uc=0.17. Рисунок : нет.

Расчетно-графическое задание № 2 C-161

Группа:

Студент: 21. Шевцова Анастасия

1. 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 Q 1 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.

Ответ: Между зарядами на расстоянии 40 см от заряда 4Q; положительный. Рисунок: нет.

Ответ: 35,6 кВ/м. Рисунок: нет.

3. Соосно с бесконечной прямой равномерно заряженной линией (0,5 мкКл/м) расположено полукольцо с равномерно распределенным зарядом (20 нКл/м). Определить силу взаимодействия нити с полукольцом.

Ответ: 36 мН. Рисунок: нет.

Ответ: 90 мкДж. Рисунок: нет.

Ответ: 0,6 В. Рисунок: нет.

6. Два электрона, находящиеся на большом расстоянии друг от друга, сближаются с относительной начальной скоростью 10 Мм/с. Определить минимальное расстояние, на которое они могут подойти друг к другу.

Ответ: 10,1 пм. Рисунок: нет.

7. Шар радиусом 6 см заряжен до потенциала 300 В, а шар радиусом 4 см до потенциала 500 В. Определить потенциал шаров после того, как их соединили металлическим проводником. Емкостью соединительного проводника пренебречь.

Ответ: 380 В. Рисунок: нет.

Ответ: 63.5 нДж. Рисунок: нет.

Ответ: Для схемы а) 16,7%; 0,2%. Для схемы б)0,2%; 20%. Рисунок: 19.5 а, б

Ответ: R=0.75 Ом; I2=2 А;I(R)=4 А. Рисунок : нет.

11. Какая разность потенциалов получается на зажимах двух элементов, включенных параллельно, если их ЭДС равны соответственно E1=1,4 В, E2=1,2 В и внутреннее сопротивление r1=0.6 Ом и r2=0.4 Ом?

Ответ: U=1.28 В. Рисунок : нет.

12. Сила тока в проводнике сопротивлением 15 Ом равномерно возрастает от 0 до некоторого максимального значения в течение времени 5 с. За это время в проводнике выделилось количество теплоты 10 кДж. Найти среднюю силу тока в проводнике за этот промежуток времени.

Ответ: 10 А. Рисунок: нет.

13. По данным кривой рис. 34 построить график зависимости от внешнего сопротивления цепи R следующих величин: 1) КПД данного элемента, 2) полной мощности P1, 3) полезной мощности P2. Кривые построить для значения внешнего сопротивления R, равных: 0, r, 2r, 3r, 4r и 5r, где r - внутреннее сопротивление элемента.

Ответ: Рисунок : N34.

Расчетно-графическое задание № 2 C-161

Группа:

Студент: 22. Лузанов Никита

1. В вершинах квадрата находятся одинаковые заряды 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?

Ответ: - 287 нКл. Рисунок: нет.

Ответ: 6 см;12 см. Рисунок: нет.

3. Бесконечная прямая нить несет равномерно распределенный заряд с линейной плотностью 1 мкКл/м. Соосно с нитью расположено тонкое кольцо, заряженное равномерно с линейной плотностью 10 нКл/м. Определить силу, растягивающую кольцо. Взаимодействием между отдельными элементами кольца пренебречь.

Ответ: 1,13 мН. Рисунок: нет.

Ответ: 6 кВ;10 см;40 см. Рисунок: нет.

Ответ: 300 Дж. Рисунок: 15.15.

6. Электрон влетел в плоский конденсатор, находясь на одинаковом расстоянии от каждой пластины и имея скорость 10 Мм/с, направленную параллельно пластинам, расстояние между которыми равно 2 см. Длина каждой пластины равна 10 см. Какую наименьшую разность потенциалов нужно приложить к пластинам, чтобы электрон не вылетел из конденсатора?

Ответ: 22,5 В. Рисунок: нет.

7. Найти электроемкость уединенного металлического шара радиусом 1 см.

Ответ: 1,11 пФ Рисунок: нет.

Ответ: 1500 В; 0.2 мДж. Рисунок: нет.

Ответ: 2 А. Рисунок: нет

10. Две батареи аккумуляторов (E1=10 В, r1=1 Ом, Е2=8 В, r2=1,5 Ом) и реостат (R=6 Ом ) соединены как показано на рис.19.7. Найти силу тока в батареях и реостате.

Ответ: 1.6A; 0.2A; 1.4A. Рисунок: 19.7

Ответ: В 3 раза. Рисунок: N49.

12. В схеме рис.37 E-батарея с ЭДС 120 В, АВ - потенциометр, сопротивление которого 120 Ом, и М - электрическая лампочка. Сопротивление лампочки меняется при нагревании от 30 до 300 Ом. Насколько меняется при этом разность потенциалов на концах лампочки, если подвижный контакт С стоит на середине потенциометра? Насколько меняется при этом мощность, потребляемая лампой?

Ответ: Разность потенциалов на концах лампочки меняется от 30 до 54,5 В. Мощность, потребляемая лампочкой, меняется при этом от 30 до 9.9 Вт. Рисунок : N37.

13. Элемент, ЭДС которого E и внутреннее сопротивление r, замкнут на внешнее сопротивление R. Наибольшая мощность во внешней цепи равна 9 Вт. Сила тока, текущего при этих условиях по цепи, равна 3 А. Найти E и r.

Ответ: E=6 В; r=1 Ом. Рисунок : нет.

Домашний очаг

Справочная информация

Техника

Общество

Образование и наука

Мир

Бизнес и финансы