16.15. Найти емкость сферического конденсатора, состоящего из двух концентрических сфер с радиусами r=10 см и R=10,5см. Пространство, между сферами заполнено маслом. Какой, радиус R0 должен иметь шар, помещенный в масло, чтобы иметь такую же емкость?
16.16. Емкость батареи конденсаторов, образованной двумя последовательными соединенными конденсаторами, C=50 пФ, а заряд Q = 10 нКл. Найти емкость второго конденсатора, разность потенциалов на обкладках каждого конденсатора, если С1=100 пФ.
16.17. Разность потенциалов между двумя точками равна 9В. Емкость конденсаторов соответственно равна С1=3мкФ, С2=6 мкФ. Найти: 1) разность потенциалов U1 и U2 на обкладках каждого конденсатора; 2) заряды Q1 и Q2.
16.18. Чему равна емкость коаксиального кабеля длиной 10 м, если радиус его центральной жилы r1=1 см, радиус оболочки r2=1,5 см. Изоляционный материал - резина (
,4).
16.19. Плоский конденсатор содержит слой толщиной d1=2 мм и слой парафинированной бумаги () толщиной d2=1 мм. Найти разность потенциалов на слоях диэлектриков и напряженность поля в каждом из них, если разность потенциалов между обкладками конденсатора U=220 B.
16.20. Найти емкость конденсатора, содержащего в качестве диэлектрика слой слюды (d1=2·10-3 мм) и слой парафинированной бумаги (, d2=10-3 мм), если площадь пластин равна 25 см2 .
§ 17. Энергия взаимодействия электрических зарядов
Энергия заряженного конденсатора и системы проводников. Энергия электростатического поля. Объемная плотность энергии электростатического поля.
17.1. Конденсатору, электроемкость С которого равна 10 пФ, сообщен заряд Q = 1 пКл. Определить энергию W конденсатора.
17.2. Расстояние d между пластинами плоского конденсатора равно 2 см, разность потенциалов U = 6 кВ. Заряд Q каждой пластины равен 10 нКл. Вы-числить энергию W поля конденсатора и силу 
взаимного притяжения пластин.
17.3. Какое количество теплоты Q выделится при разряде плоского конденсатора, если разность потенциалов U между пластинами равна 15 кВ, расстояние d = 1 мм, диэлектрик — слюда и площадь S каждой пластины равна 300 см2?
17.4. Сила F притяжения между пластинами плоского воздушного конденсатора равна 50 мН. Площадь S каждой пластины равна 200 см2. Найти плотность энергии w поля конденсатора.
17.5. Плоский воздушный конденсатор состоит из двух круглых пластин радиусом 
= 10 см каждая. Расстояние d1 между пластинами paвно I cм. Кон-денсатор зарядили до разности потенциалов U = 1,2 кВ и отключили от источника тока. Какую работу А нужно совершить, чтобы, удаляя пластины друг от друга, увеличить расстояние между ними до 
= 3,5 см?
17.6. Плоский воздушный конденсатор электроемкостью С = 1,11 нФ заряжен до разности потенциалов U = 300 В. После отключения от источника тока рас-стояние между пластинами конденсатора было увеличено в пять раз. Определить: 1) разность потенциалов на обкладках конденсатора после их раздвижения; 2) работу А внешних сил по раздвижению пластин.
17.7. Конденсатор электроемкостью С = 666 пФ зарядили до разности потен-циалов U = 1,5 кВ и отключили от источника тока. Затем к конденсатору присо-единили параллельно второй, незаряженный конденсатор электроемкостью С2 = 444 пФ. Определить энергию, израсходованную на образование искры, проскочившей при соединении конденсаторов.
17.8. Конденсаторы электроемкостями С1 = 1 мкФ, С2 = 2 мкФ, С3 = 3 мкФ включены в цепь с напряжением U = 1,1 кВ. Определить энергию каждого кон-денсатора в случае их последовательного включения.
17.9. При условии задачи 18.8. определить энергию каждого конденсатора в случае их параллельного включения.
17.10. Электроемкость плоского конденсатора равна 111 пФ. Диэлектрик — фарфор. Конденсатор зарядили до разности потенциалов U = 600 В и отклю-чили от источника напряжения. Какую работу А нужно совершить, чтобы вынуть диэлектрик из конденсатора? Трение пренебрежимо мало.
§ 18. Постоянный электрический ток
Семестровые задания
18.1. Внутреннее сопротивление гальванометра RB = 680 Ом. Как и какое сопротивление нужно подключить к нему, чтобы можно было измерить ток силой 2,5 А? Шкала гальванометра рассчитана на 300 мкА.
18.2. Внутреннее сопротивление гальванометра RB = 720 Ом. Его шкала рас-считана на 150 В. Как и какое добавочное сопротивление нужно подключить, чтобы можно было измерить им напряжение, равное 300 В?
18.3. Как изменится сопротивление цепи, состоящей из пяти одинаковых проводников, если добавить еще два таких же проводника какие показаны на рисунке 2 штриховыми линиями?
18.4. Вольфрамовая нить электролампы имеет длину L = 2 см и сопротивление R = 200 Ом при температуре t = 25000С. Чему равен диа-метр нити?
18.5. Амперметр, сопротивление которого RA = 0,3 Ом, рассчитан на наиболь-ший ток Im = 2,5 А. Вычислить сопротивление шунта, который следует вклю-чить параллельно амперметру, чтобы им можно было измерять ток до I = 40А.
18.6. Вольтметром, внутреннее сопротивление которого Rв = 1 кОм, рассчи-танным на максимальное напряжение Um = 150 В, необходимо измерить напря-жение до U = 900 В. Найти величину добавочного сопротивления R, которое придется для этого последовательно соединить с вольтметром.
18.7. Имеется амперметр сопротивлением RA=5 Ом, предназначенный для измерения токов до I = 15 мА. Какое сопротивление R нужно взять и как его подключить, чтобы этим прибором можно было измерять ток до Io = 150 мА?
18.8. Имеется амперметр сопротивлением RA=5 Ом, предназначенный для измерения токов до I = 15 мА. Какое сопротивление R нужно взять и как его подключить, чтобы этим прибором можно было измерять разность потенциалов до Uo = 150 B?
18.9. При внешнем сопротивлении R1 = 8 Ом сила тока в цепи I1 = 0,8 А, при сопротивлении R2 = 15 Ом сила тока I2 = 0,5 А. Определить силу тока Iкз короткого замыкания источника ЭДС.
18.10. В сеть с напряжением U = 100 В включили катушку с сопротивлением R=2 кОм и вольтметр, соединенные последовательно. Показание вольтметра U1=80 В. Когда катушку заменили другой, вольтметр показал U2 = 60 В. Определить сопротивление другой катушки.
18.11. К двум батареям, соединенным параллельно, подключили электролампу. Каким сопротивлением должна она обладать, чтобы мощность ее была максимальной, если ЭДС батарей e1 = 12 В, e2 = 10 В и их внутреннее сопротивление r1 = r2 = 1 Ом?
18.12. ЭДС батареи равна 24 В. Наибольшая сила тока, которую может дать батарея, Imax = 10 A. Определить максимальную мощность Рmax, которая может выделяться во внешней цепи?
18.13. Два элемента с одинаковыми ЭДС 
1=2=2 В и внутренними сопротивлениями r1=1 Oм и r2=2 Ом замкнуты на внешнее сопро-тивление R (рисунок 3). Через элемент с ЭДС 1 течет ток I1 =1 A. Найти сопротивление R и ток I2, текущий через элемент с ЭДС 
2. Какой ток течет через сопротивление R?
18.14. Телевизор, потребляемая мощность которого Р = 150 Вт, работает от сети напряжением U = 220 В. Какой плавкий предохранитель следует установить в телевизоре, если имеются в наличии предохранители на 0,5, 1 и 2 А?
18.15. На рисунке 4 1=2=3, R1=
=48 Ом, R2=24 Ом, падение напряжения U2 на сопротивлении равно 12 В. Определить силу тока во всех участках цепи и сопротивление R3. Внутренним сопротивлением элементов пренебречь.
18.16. Два источника тока с электродвижущими силами 1=2В и 2=1,5 В и внутренними сопротивлениями r1=0,5 Ом и r2=0,4 Ом включены параллельно сопротивлению R=2 Ом (рисунок 5). Определить силу тока через это сопротивление.
18.17. ЭДС батареи аккумуляторов 
=12 В, сила тока I короткого замыкания равна 5 А. Какую наибольшую мощность Рmax можно получить во внешней цепи, соединенной с такой батареей?
18.18. Источник тока с ЭДС = 120 В и внутренним сопротивлением R =2 Ом замкнут на внешнее сопротивление R =58 Ом. Определить полную и полезную мощности источника тока.
18.19. Батарея с ЭДС e = 240 В имеет внутреннее сопротивление 23 Ом. Найти КПД батареи.
18.20. За время t =10 с при равномерно возрастающей силе тока в проводнике сопротивлением R = 3 Ом выделилось количество теплоты Q =240 Дж. Опре-делить заряд q, протекающий за это время по проводнику, если сила тока в момент времени t = 0 равна I0 = 0.
18.21. Сколько ватт потребляет нагреватель электрического чайника, если 1 л воды закипает через 5 минут? Каково сопротивление нагревателя, если напряжение в сети равно 120 В? Начальная температура воды 13,50С. Потерями тепла пренебречь.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 |
