1611143572-9d260122e1f7b937cc263fb9b1cd060d (825035), страница 46
Текст из файла (страница 46)
Батарея с ЭДС 4 В и внутренним сопротивлением 1 Ом входит всостав неизвестной цепи. К полюсам батареи подключен вольтметр, он показывает напряжение 6 В. Определите количество теплоты, выделяющейся в единицувремени на внутреннем сопротивлении батареи.8.3.45. В сферическом конденсаторе емкости C поддерживается постоянноенапряжение V .
Определите количество теплоты, выделяющейся в единицу времени на конденсаторе, если удельная проводимость среды, заполняющей конденсатор, λ, а ее диэлектрическая проницаемость ε ≈ 1.♦ 8.3.46. Зонд, представляющий собой медную сетку, заземлен через сопротивление R и помещен в пучок электронов, скорость которых на большом расстоянииот зонда равна v.
Определите количество теплоты, выделяющейся в единицу времени при бомбардировке зонда электронами, если ток заземления равен I.13∗197♦ 8.3.47. Шар радиуса a через сопротивление R соединен с землей. Из бесконечности на него со скоростью v налетает пучок электронов, число частиц вединице объема которого ne .
Определите предельный заряд шара. Считать скорость частиц большой (подумайте, по сравнению с какой величиной).8.3.48∗ . Тепловая мощность спирали электроплитки линейно зависит от разности температур спирали и комнатного воздуха: N = κ(T − T0 ). Сопротивлениеспирали тоже линейно зависит от этой разности: R = R0 [1 + α(T − T0 )], где R0 —сопротивление спирали при комнатной температуре. До какой температуры нагреется спираль при пропускании через нее тока I?§ 8.4. Конденсаторы и нелинейные элементыв электрических цепях♦8.4.1.
Схемы цепей постоянного тока с конденсаторами даны на рисунке.а. Определите заряд конденсатора емкости 4 мкФ в стационарном режиме.б. Чему равно напряжение между точками A и B в стационарном режиме?Что покажет вольтметр с внутренним сопротивлением 5 кОм, если его подключить к точкам A и B?в. Определите стационарное напряжение на всех конденсаторах, если все сопротивления одинаковы.♦ 8.4.2. К закрепленным внешним пластинам подключен источник эталонного напряжения V0 . Измеряемое напряжение V подается на нижнюю внешнююпластину и подвижную внутреннюю, имеющую ту же площадь, что и внешниепластины. Подвижную пластину перемещают в зазоре, пока действующая на нееэлектрическая сила не обратится в нуль, и измеряют расстояние x от нее донижней внешней пластины.
Найдите V , если расстояние между внешними пластинами l, а размеры пластин много больше этого расстояния. Как изменитьсхему подключения, чтобы измерять напряжения V > V0 ?198♦ 8.4.3. Для измерения напряжения применяются вольтметры двух типов:электромагнитные, измеряющие напряжение по току, проходящему через рамку прибора, и электростатические, грубая схема которых дана на рисунке. Черезизолирующую пробку к двум параллельным пластинам подходит провод. Пластины удерживаются на месте пружиной жесткости k.
Потенциал проводящейкоробочки ϕB . Определите потенциал ϕA , если растяжение пружины равно x. Внерастянутом состоянии пружины расстояние от пластин до стенок коробочки l;площадь пластин S l2 , x2 .♦ 8.4.4. Определите разность потенциалов между точками A и B. Какимвольтметром ее следует измерять? Какие заряды будут на конденсаторахпри присоединении электромагнитного вольтметра? Почему электромагнитныйвольтметр тем лучше, чем больше его внутреннее сопротивление, а электростатический вольтметр — чем меньше его емкость?♦ 8.4.5∗ . Найдите количество теплоты, выделившейся на каждом сопротивлении после замыкания ключа. Один конденсатор вначале был заряжен до напряжения V , а второй не был заряжен.♦ 8.4.6∗ . Найдите количество теплоты, выделившейся на сопротивлении, еслипри поочередном изменении емкости конденсаторов от C до C/2 затрачиваетсяработа A.
Первоначальный заряд каждого конденсатора q.♦ 8.4.7. Какой заряд протечет через гальванометр после замыкания ключа?Какое количество теплоты выделится на сопротивлении?♦ 8.4.8. Диод имеет вольт-амперную характеристику, изображенную на рисунке. При напряжении V0 диод открывается. Конденсатор вначале не заряжен.Какое количество теплоты выделится на сопротивлении после замыкания ключа?♦ 8.4.9. Какое количество химической энергии запасается в аккумуляторе после замыкания ключа в электрической цепи, изображенной на рисунке? Какоеколичество теплоты выделяется при этом?8.4.10. Батарея с ЭДС E состоит из n последовательно соединенных одинаковых элементов.
Как нужно заряжать конденсатор емкости C, чтобы потерисоставляли наименьшую возможную долю запасенной энергии? Какова эта доля?199♦ 8.4.11∗ . Начальные емкость и заряд конденсатора C и q. Емкость конденсатора начинают изменять со временем так, что ток в цепи остается постоянными равным I. Вычислите мощность, потребляемую от генератора, и сравните еес мощностью, поглощаемой конденсатором. Почему сравниваемые величины различны?♦ 8.4.12.
В цепи течет постоянный ток. Ключ размыкают. Через какое времязаряд на конденсаторе изменится на 1/1000 первоначальной величины?♦ 8.4.13∗ . Ключ замыкают поочередно с каждым из контактов на очень малыеодинаковые промежутки времени. Изменение заряда конденсатора, происходящееза время каждого включения, очень мало́. Какой заряд окажется на конденсаторепосле большого числа переключений? Определите заряд конденсатора в случае,когда время, в течение которого замкнута первая цепь, в k раз меньше времени,в течение которого замкнута вторая цепь.♦ 8.4.14∗ . На вход схемы подаются периодически повторяющиеся прямоугольные импульсы напряжения V0 .
Продолжительность импульса τ , период повторения T . Импульсы подаются через диод, который можно считать идеальнымключом. Определите напряжение, установившееся на конденсаторе, если за каждый период напряжение на нем изменится очень мало.♦ 8.4.15∗ . Конденсатор емкости C, заряженный до напряжения V0 , после замыкания ключа разряжается через сопротивление R. Как связана скорость изменения напряжения на конденсаторе dV /dt с напряжением на нем? Чему равнынапряжение на конденсаторе и ток в цепи через время τ после замыкания ключа?♦ 8.4.16. Включение неоновой лампы осуществляется с помощью схемы, показанной на рисунке.
После замыкания ключа конденсатор начнет заряжаться.Когда напряжение на конденсаторе достигнет некоторого значения V , лампа загорится. Минимальное напряжение на лампе, при котором она еще горит, 80 В;при этом ток через лампу 1 мА. ЭДС батареи 120 В, 80 В < V < 120 В. Прикаком сопротивлении лампа будет стационарно гореть (не будет гаснуть)?200♦ 8.4.17∗ . Как зависит частота генератора, изображенного на рисунке, от напряжения V ? Неоновая лампа загорается при напряжении V1 и гаснет при напряжении V0 < V1 .
Сопротивлением горящей лампы пренебречь.♦ 8.4.18. а. Между пластинами конденсатора с постоянной скоростью v движется равномерно заряженная тонкая пластина, заряд которой q. Определите токв цепи, если конденсатор замкнут накоротко, а расстояние между пластинами d.б. Изменится ли результат, если внутри конденсатора перпендикулярно пластинам со скоростью v движется точечная частица с зарядом q?♦ 8.4.19. Между обкладками плоского конденсатора, размеры которых a × a,находится плоская пластина такого же размера, заполняющая весь объем междуними. Диэлектрическая проницаемость пластины ε, ее толщина d.
Между обкладками поддерживается постоянное напряжение E. Какой ток идет в цепи конденсатора, если пластину с постоянной скоростью v, направленной вдоль однойиз сторон обкладок, вынимают из конденсатора?8.4.20. При положительном напряжении V на диоде ток через диод I = αV 2 ;при отрицательном напряжении ток через него равен нулю. Найдите ток в цепи,если этот диод через сопротивление R подключен к батарее с ЭДС E.♦ 8.4.21. Диод с вольт-амперной характеристикой, изображенной на рисунке,подсоединен к батарее с ЕДС 6 В через сопротивление 1,5 кОм.
Определите токв цепи. При каком сопротивлении диод перестает работать на прямолинейномучастке характеристики?201Глава 9Постоянное магнитное поле§ 9.1. Индукция магнитного поля.Действие магнитного поля на ток9.1.1. На линейный проводник длины 10 см, расположенный перпендикулярно магнитному полю, действует сила 15 Н, если ток в проводнике равен 1,5 А.Найдите индукцию магнитного поля.9.1.2. На заряд 1 Кл, движущийся со скоростью 1 м/с, в магнитном поледействует сила 10 Н. Заряд движется под углом 30◦ к направлению индукциимагнитного поля. Чему равна индукция этого поля?9.1.3.
На линейный проводник длины l, расположенный перпендикулярномагнитному полю, действует сила F , если ток в проводнике равен I. С какой силой магнитное поле будет действовать на: ♦а) изогнутый под углом ϕ проводникдлины l + L, если плоскость изгиба перпендикулярна магнитному полю, а ток впроводнике равен I1 ∗) ; б∗ ) проводник в виде полуокружности радиуса R, по которому течет ток I2 , если плоскость полуокружности перпендикулярна магнитномуполю?♦ 9.1.4∗ . В прямоугольную кювету, две противоположные стенки которой металлические, а остальные сделаны из изолятора, налит электролит, плотностькоторого ρ, удельная проводимость λ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
