ГДЗ-Физика-задачник-11кл-Рымкевич-2004-www.frenglish.ru (991537), страница 3
Текст из файла (страница 3)
706. о каком случае листочек незаряженной металлической фольги с большого расстояния притянется к заряженной палочке: если он лежит на заземленном стальном листе или когда он находится на сухом стекле? Решение. Листок, лежащий на заземленном стальном листе, является как бы частью одного очень большого проводящего тела, по которому могут свободно перемещаться электроны. Приближение палочки приводит к накапливанию заряда противоположного знака на фольге и изменению полного заряда фольги; фольга притягивается к палочке. Если фольга лежит на сухом стекле, то перераспределение зарядов возможно только по самой фольге — на ней образуются смещенные центры положительных и отрицательных зарядов при нулевом полном заряде фольги.
Притяжение фольги к палочке будет более слабым. Ответ: в первом случае. 24 707 сравнить силу взаимодействия двух одинаковых шаров в случае одноименных и разноименных одинаковых по модулю зарядов. Расстояние между зарядами сравнимо с их радиусом. Решение. Если шары сделаны из диэлектрика, то заряды не могут перемещаться по их объему и поверхности, поэтому сила их взаимодействия не зависит от знака зарядов. Например, при однородном распределении выражение для силы совпадает со случаем, когда заряды сосредоточены в центре шаров.
а) Рпс. 12 Если шары сделаны из проводника, то в случае разноименных зарядов шаров (рис. 12, а) за счет перераспределения электронов центры зарядов смещаются друг к другу; эффективное расстояние между ними становится меньше д, а в случае зарядов одного знака (рис. 12,б) их центры смещаются в противоположном направлении, и эффективное расстояние между зарядами становится больше д. Таким образом, отталкивание шаров, заряженных противоположно, оказывается слабее, чем притяжение шаров, заряженных одноименно.
709 в однородное поле внесли металлический шар. останется ли поле однородным вблизи поверхности шара? Решение. В однородном электрическом поле Е на электроны, свободно перемещающиеся по шару, действует сила -еЕ. Под действием этой силы электроны сместятся в направлении, противоположном вектору Е, это приводит к возникновению нескомпенсированных зарядов на поверхности шара. Эти же заряды приведут к возникновению неоднородности электрического поля. 25 71 0 К заряженному электрометру подносили: а) изолированный незаряженный проводник; б) заземленный проводник.
Как изменялись показания электрометра в каждом из этих случаев? Рис. )3 Решение. Электроны на поверхности проводника, поднесенного к электрометру, будут перемещаться под воздействием электрического поля, создаваемого электрометром. На ближайшем к электрометру крае проводника создается заряд противоположного знака по отношению к заряду электрометра. Создаваемое этими зарядами дополнительное поле приведет к перераспределению зарядов в свою очередь на электро- метре (рис. 13). Отклонение стрелки электрометра уменьшится.
Если подносимый проводник заземлен, то заряд положительного знака, образующийся на дальнем крае проводника, стечет по заземленному проводу, проводник окажется заряженным, и его компенсирующее воздействие пропадет. Воздействие на электрометр окажется большим, и отклонение стрелки электрометра уменьшится сильнее.
71 2. Металлические шары, помещенные на изолирующих подставках, привели в соприкосновение и зарядили отрицательным зарядом (рис. 14). Поместив на некотором расстоянии отрицательно заряженную палочку, шар А отодвинули и палочку убрали. Доказать рассуждением, что шар А всегда заряжен отрицательно, а шар В в зависимости от расстояния ВС может быть заряжен отрицательно, остаться нейтральным или зарядиться положительно. 26 А в Рис. 14 Решение. Металлическая конструкция, состоящая из двух шариков, обладает свойством экранировать внешнее электрическое поле, общее для всех проводников.
Отличная от нуля напряженность поля внутри проводника привела бы к возникновению тока. А распространение тока в проводнике связано с диссипацией энергии и потому не может поддерживаться без внешних источников энергии. Поэтому все заряды в проводнике должны быть распределены по его поверхности, причем таким образом, чтобы свести к нулю внешнее электрическое поле. В данном случае это означает, что в дополнение к заряду — ~9~, сообщенному шаром, под действием внешнего электрического поля Е, созданного палочкой, на шарах А и В находятся дополнительные поляризационные заряды -~1! и (д(, величина (д~ которых зависит от напряженности Е поля, Напряженность Е, в свою очередь, зависит от расстояния ВС (согласно закону Кулона).
Отсюда следует, что при достаточно малом расстоянии ВС положительный заряд ~1~ на шарике В может скомпенсировать и даже превзойти по модулю отрицательный заряд -ф~ и изменить первоначальный знак заряда шарика. 27 71 3. Металлическому шару радиусом 3 см сообщили заряд 16 нКл. Найти поверхностную плотность заряда и напряженность поля в точках, удаленных от центра шара на 2 и 4 см. Решение. Электрическое поле внутри проводящего шара равно нулю. Поэтому весь его заряд ье сосредоточен на поверхности. Поверхностная плотность заряда для шара о = Ц/(4пВ ). Напряженность поля вне шара равна напряженности, которую создал бы точечный заряд той же величины й, находящийся в центре шара: Е = )29/(В + а) (а > О). (2) Здесь а — расстояние от поверхности шара до точки наблюдения.
Вычисления: о = 16 10 Кл/(4н 9 10 м ) = 1,4 10 Кл/м; 9 10 Н м/Кл 16 10 Кл 9 104 В/и 9 2 -9 16 10 м -4 2 Ответ: о = 1,4 мкКл/м; Е = 90 кВ/м. 71 4. Заряженный шар имеет поверхностную плотность заряда и. Найти напряженность Е поля в точке, отстоящей от поверхности шара на расстоянии, равном его диаметру. Решение. Напряженность поля, создаваемого на расстоянии а от поверхности равномерно заряженной сферы (поверхность шара), определяется формулой Е=— ~~о(В + а) 28 Здесь Я вЂ” полный заряд сферы,  — ее радиус.
Подставляя в эту формулу Я = 4пВ а и а = 2В, получаем 2 искомое выражение для напряженности поля на расстоянии, равном диаметру шара: и йсо 71 5. Заряженный металлический лист свернули в ци- линдр. Как изменится поверхностная плотность заряда7 Решение. После свертывания металлического листа в цилиндр часть его начальной поверхности (площадь которой равна удвоенной площади листа) станет внутренней поверхностью цилиндра. Заряд с нее должен перетечь на внешнюю поверхность (иначе внутри проводника возникает поле, созданное этим внутренним цилиндром). Таким образом, прежний заряд распределится на меньшей площади, и поверхностная плотность заряда увеличится.
Ответ: увеличится. 71 6. Найти напряженность поля заряженной бесконечной пластины, если поверхностная плотность заряда на ней равна 354 нКл/м . Решение. Напряженность электрического поля вблизи поверхности бесконечной пластины с поверхностной плотностью заряда а определяется формулой Е = 2к)со. Вычисления: Е=2 3,14 9 10 Н м /Кл 354 10 Кл/м = =2.
10 В/м. Ответ: Е = 20 кВ/м. 71 7 Отклонится ли стрелка электрометра, если между его стержнем и заряженной палочкой поместить стеклянную пластину так, чтобы она не касалась ни стержня, ни палочки? Если, оставив пластину, убрать палочку? Если, оставив палочку, убрать пластину? Решение. Поляризационные заряды, наведенные в стекле под действием электрического поля, создаваемого заряженной палочкой, ослабляют это поле, но не экранируют его полностью, как это имеет место в проводнике. Поэтому в первом случае стрелка электрометра отклонится.
Если источник заряда (палочку) убрать, то исчезнут и поляризационные заряды в стеклянной пластинке. При этом электрическое поле обратится в нуль, так как предполагается, что пластинка не была заряжена изначально. Следовательно, стрелка прибора не отклонится. Если убрать пластину, оставив палочку, электрическое поле палочки приведет к отклонению стрелки электрометра.
718. В однородном поле находятся вплотную прижатые друг к другу пластины винипласта, текстолита и слюды, расположенные так, что силовые линии перпендикулярны большим граням пластин. Напряженность поля в текстолите 60 В?м. Найти напряженность поля в винипласте, слюде, а также напряженность поля вне пластин. Решение. Напряженность электрического поля в диэлектрике уменьшается по сравнению с напряженностью Ео поля, созданного теми же зарядами в вакууме, на величину диэлектрической проницаемости с. Поэтому напряженность Е, поля в среде диэлектрической проницаемостью с, выражается через напряженность Е, поля в текстолите с проницаемостью с, с помощью формулы Е,= — ', с 30 Вычисления: винипласт: Е, = 60 В/м (7/3,5) = 120 В/м; слюда: Е, = 60 В/м (7/6) = 70 В/м; вакуум: Е, = 60 В/м ° 7 = 420 В/м. Ответ: Е, = 120 В/м; Е, = 70 В/м; Е, = 420 В/м.
720. Найти значение каждого из двух одинаковых зарядов, если в масле на расстоянии 6 см друг от друга они взаимодействуют с силой 0,4 мН. Решение. Сила взаимодействия двух точечных зарядов д и дг, находящихся в среде с диэлектрической проницаемостью с на расстоянии В друг от друга, определяется формулой йЧ~'?г г 4хсс г отсюда следует, что при одинаковых зарядах Чг =Чг=Д их абсолютная величина равна: Вычисления: — 2 10 Кл. Ответ: ~ у( = 20 нКл. 31 721 Во сколько раз надо изменить значение каждого из двух одинаковых зарядов, чтобы при погружении их в воду сила взаимодействия при том же расстоянии между ними была такая же, как в воздухе? Решение.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
