Электростатика, постоянный электрический ток, магнетизм сборник заданий по физике (стр. 12 )

1.5.99. Импульсную стыковую сварку медной проволоки осуществляют с помощью разряда конденсатора емкостью при напряжении на конденсаторе . Определите среднюю полезную мощность разряда импульса, если его время и КПД установки 4%.

1.5.100. Определите энергию электрического поля, созданного зарядом , равномерно распределенным в вакууме по объему, имеющему форму шара радиуса .

1.5.101. Воздушный конденсатор емкостью заряжен до разности потенциалов . Определите изменение энергии электрического поля конденсатора и работу сил поля при заполнении конденсатора диэлектриком для двух случаев: 1) конденсатор отключен от источника, 2) конденсатор подключен к источнику.

1.5.102. В пространстве, наполовину заполненном парафином, , создано однородное электрическое поле, напряженность которого . Вектор образует угол с границей раздела, парафин-воздух. Определите величину вектора электрического смещения и поляризации в парафине.

1.5.103. Цилиндрический конденсатор, радиусы обкладок  которого и , заполнен двумя коаксиальными слоями диэлектрика: бумага , стекло . Радиус границы раздела диэлектрика . При какой разности потенциалов между обкладками  начнется пробой диэлектрика? Предельные напряженности, которые может выдержать конденсатор: .

1.6. Вопросы

Электрические заряды. Элементарный заряд. Электрическое поле. Закон Кулона для точечных зарядов в векторной и скалярной формах. Напряженность электрического поля – силовая характеристика поля. Линии напряженности поля. Принцип суперпозиции полей. Расчет электрических полей на основе принципа суперпозиции:

поле электрического диполя; поле на оси равномерно заряженного проволочного кольца;

Понятие потока вектора напряженности электрического поля. Теорема Гаусса. Расчет электрических полей на основе теоремы Гаусса:

поле равномерно заряженной непроводящей сферы; поле бесконечной, равномерно заряженной плоскости; поле двух параллельных бесконечных, равномерно заряженных плоскостей; поле бесконечной, равномерно заряженной прямой нити.

Работа сил электрического поля. Потенциальность электрического поля. Циркуляция вектора напряженности электрического поля. Потенциальная энергия пробного заряда, внесенного в электрическое поле. Потенциал электрического поля. Поверхности равного потенциала и их свойства. Связь между напряженностью и потенциалом электрического поля. Градиент потенциала, его направление и физический смысл. Расчет потенциала и разности потенциалов в электрическом поле

потенциал поля электрического диполя; потенциал поля равномерно заряженного кольца, на оси кольца; разность потенциалов между двумя равномерно заряженными бесконечными плоскостями.

Диэлектрики. Полярные и неполярные молекулы. Поляризуемость молекулы, ее электрический дипольный момент. Действие однородного и неоднородного электрических полей на полярные молекулы. Потенциальная энергия диполя. Поляризация диэлектриков. Вектор поляризации. Диэлектрическая восприимчивость. Связь вектора поляризации с поверхностной плотностью связанных зарядов. Расчет электрического поля в диэлектриках. Относительная диэлектрическая проницаемость и ее физический смысл. Индукция электрического поля, линии индукции. Электроемкость. Единицы измерения электроемкости. Конденсаторы. Емкость плоского конденсатора. Соединения конденсаторов. Энергия системы точечных зарядов. Собственная энергия конденсатора. Объемная плотность энергии электрического поля.

2. Постоянный электрический ток

2.1. Основные понятия и закономерности

Электрический ток – направленное движение заряженных частиц.

Сила тока – скалярная физическая величина, определяемая электрическим зарядом, проходящим через поперечное сечение проводника за единицу времени

.

Постоянный ток – ток, сила и направление которого не изменяются со временем: .

Переменный ток – ток, сила и направление которого изменяется со временем.

Плотность тока  - вектор, численно равный модулю тока, проникающего через единичную площадку, перпендикулярную напряженности поля:

.

Сторонние силы – силы, разделяющие заряды в электрической цепи и создающие в ней электростатическое поле. Источники тока (энергии, напряжения) – устройства, в которых действуют сторонние силы Электродвижущая сила (ЭДС) – характеризует работу сторонних сил по перемещению заряда по замкнутому контуру:

.

Закон Ома для однородного участка цепи

.

Сопротивление проводника длиной , сечением

,

где удельное сопротивление материала проводника, длина и площадь поперечного сечения проводника, сопротивление при 00С, температурный коэффициент сопротивления.

Соединения проводников, последовательное и параллельное:

,

,

сопротивление одинаковых параллельно соединенных проводников.

.

Закон Ома для неоднородного участка цепи (1-2)

, или ,

где напряжение на неоднородном участке цепи.

Закон Ома для замкнутой цепи

,

где внутреннее сопротивление источника тока.

Работа тока – мера превращения энергии электрического тока в другие виды энергии

.

Закон Джоуля-Ленца определяет энергию , выделяющуюся в проводнике в форме теплоты, при прохождении тока :

Мощность тока:

Закон Ома в дифференциальной форме

,

где удельная проводимость материала проводника.

Закон Джоуля-Ленца в дифференциальной форме

,