Методические рекомендации и задания по физике для самостоятельной работы студентов (С.П. Степина, Н.Б. Бутко - Методические рекомендации и задания по физике для самостоятельной работы студентов), страница 3

13. Плоский конденсатор заполнен двумя слоями диэлектриков (е1, с11 н кз, а~ ) и заряжен зарядом 23. Площадь пластин Я. Найти: 1) электрическое смещение 1Э1 и Л2; 2) напряженность поля Е, и Е„' 3) разность потенциалов на конденсаторе; 8, 4) емкость конденсатора; 5) энергию конденсатора; 6) поверхностную плотность зарядов на обкладках. 1 2 14.

Плоский конденсатор заполнен двумя диэлектриками с н, н а, 'так, как показано на рисунке. Расстояние между пластинами И, площадь пластин Я . Найти: 1) электрическое смещение Ц и 02; у2 2) напряженность поля Е, и Е2; 3) разность потенциалов на конденсаторе; 4) емкость конденсатора; 5) энергию конденсатора; 6 6) поверхностную плотность зарядов на обкладках. 16 Вопросы к лабораторным работам 1. к Измерение емкости конденсатора баллистическим методом» ~. "Измерение емкости конденсатора и диэлектрической проницаемости мостовым методом» 1.

От чего зависит емкость конденсатора? 2. Как изменяется емкость конденсатора при заполнении его диэлектриком? 3.Как изменяется емкость плоского конденсатора, если изменяется расстояние между его обкладками? 4. В каких случаях конденсаторы соединяются: а) последовательно; б) параллельно. 5. Начертите принципиальную схему для измерения емкости в данной работе. б.

В чем заключается баллистический' метод измерения емкости? При каком условии гальванометр работает в баллистическом режиме и какую величину он измеряет? 7. Как производится градуировка баллистического гальванометра? 8. Чему равна найденная цена деления баллистического гальванометра? 9. В чем заключается мостовой метод измерения емкости и диэлектрической проницаемости. Начертить схему установки. 10. В чем различие между е и н? Физический смысл диэлектрической проницаемости.

Задания для самостоятельного решения 1 вариант ,1. Найти емкость земного шара. Считать радиус земного шара 6400 км. На сколько изменится потенциал земного шара, если ему сообщить заряд 1 Кл? 2. Площадь пластин плоского воздушного конденсатора 1 м, расстояние между ними ' 1,5 мм. Найти емкость этого конденсатора.

3: Радиус центральной жилы коаксиального кабеля 1,5 см, радиус оболочки 3,5 см. Между центральной жилой и оболочкой приложена разность потенциалов 2;3 кВ. Найти напряжение 'электрического поля на расстоянии 2 см от оси кабеля. 4. Три конденсатора с емкостями С, = С, =С,= 0,5 мкФ соединены по схеме, изображенной на рис., и подключены к источнику с, постоянного напряжения 120 В, Какова общая электроемкость7 Определить заряд и напряжение на каждом из конденсаторов. с, 5.

Площадь пластин плоского воздушного конденсатора 0,01 и", расстояние между ними 1 мм. К пластинам конденсатора приложена разность потенциалов 0,1 кВ. Пластины раздвигаются до расстояния 25 мм. Найти энергии конденсатора до и после раздвижения пластин, если источник напряжения перед раздвижением не отключается. б. Пространство между пластинами плоского конденсатора заполнено диэлектриком, диэлектрическая восприимчивость которого 0,08.

Расстояние между пластинами 5 мм. На пластины конденсатора подана разность потенциалов 4 кВ. Найти поверхностную плотность связанных зарядов на диэлектрике и поверхностную плотность заряда на пластинах конденсатора. 7. Электрон влетает в плоский воздушный конденсатор со скоростью 2 !0' мыс, направленной параллельно его пластинам, расстояние между которыми 2 10 ' ж. Найти отклонение электрона, вызванное полем конденсатора, если к пластинам приложена разность потенциалов ' 2 10'В, а длина пластин 5.10= м. Отношение заряда электрона к его массе 1,7б.10" Кл/кг .

П вариант 1. Шарик, заряженный до потенциала 792В, имеет поверхностную плотность заряда 333 нКл/м~. Найти радиус шарика. 2. Площадь пластин плоского воздушного конденсатора 1 м~, расстояние между ними 1,5 мм. Конденсатор заряжен до разности потенциалов 300 В. Найти поверхностную плотность заряда на его пластинах. 3. Коаксиальный электрический кабель состоит из центральной жилы и концентрической цилиндрической оболочки, между которыми находится диэлектрик (к.=3,2).

Найти емкость единицы длины такого кабеля, если радиус жилы 1,3 см, радиус оболочки 3,0 см. 4. Три конденсатора с емкостями С~ = Сг — 1 нкФ и Сз — 2 мха соединены по схеме, изображенной на рис., и подключены к источнику постоянного напряжения 120 В. Какова общая электроемкость? Определить заряд и напряжение на каждом из конденсаторов. 5.

Площадь пластин плоского воздушного конденсатора 0,01 м~, расстояние между ними 5 мм. К пластинам конденсатора приложена разность потенциалов 3 кВ. Какова будет напряженность поля конденсатора, если, отключив конденсатор от источника напряжения раздвинуть пластины конденсатора на расстояние 5 см? Найти энергии конденсатора до и после раздвижения пластин. 6.

Пространство между пластинами плоского конденсатора заполнено маслом. Расстояние между пластинами 1 см. Какую разность потенциалов надо подать на пластины конденсатора„ чтобы поверхностная плотность связанных зарядов на масле была равна 6,2 мкКл/м'? 7. Электрон, начав движение из состояния покоя и пролетев в поле плоского конденсатора расстояние, равное 2-10;= м, достиг скорости 1 10'м/с.

Заряд на пластинах конденсатора равен 5.10' Кл. Найти площадь пластин конденсатора. Отношение заряда электрона к его массе 1,76 10" Кл/кг . 19 Швариант 1. Шар, погруженный 'в керосин, имеет потенциал 4,5 кВ и поверхностную плотность заряда 11,3 мкКл/м~. Найти радиус, заряд, емкость и энергию шара. 2. Конденсатор емкостью 250 пФ изготовлен нз парафиновой бумаги толщиной 0,05 мм и с обеих сторон обклеен кружками станиоля. Каким должен быть диаметр кружков станиоля? 3. Вакуумный цилиндрический конденсатор имеет радиус внутреннего цилиндра 1,5 см и радиус внешнего цилиндра 3,5 см. Между цилиндрами приложена разность потенциалов 2,3 кВ.

Какую скорость получит электрон под действием поля этого конденсатора, двигаясь с расстояния 2,5 см до расстояния 2 см от оси цилиндра. 4. Три конденсатора соединены, как показано на рис. Какой заряд С~ накоплен всеми конденсаторами? Напряжение равно 250 В, С, =1,5мкФ,. Сз = 3,0мкФ, С, = 4,0мкФ . Чему равна Сз энергия всех конденсаторов? 5. Площадь пластин плоского воздушного конденсатора 0,01 м~, расстояние между ними 5 мм. К пластинам конденсатора приложена разность потенциалов 3 кВ. Какова будет напряженность поля конденсатора, если, не отключая его от источника напряжения пластины раздвинуть до расстояния 5 см? Найти энергии конденсатора до и после раздвижения пластин. 6; Пространство между пластинами плоского конденсатора заполнено стеклом. Площадь пластин конденсатора 0,01 м~.

Пластины конденсатора притягиваются друг к другу с силой 4,9 мН. Найти поверхностную плотность связанных зарядов на стекле. 7. Разность потенциалов между пластинами конденсатора равна 9 10 В. Какую скорость приобретает электрон, пролетев из состояния покоя путь, равный расстоянию между пластинами? Отношение заряда электрона к его массе 1,7б 10" Кя/кг . 20 постоянный ток Вопросы к коллоквиуму 1.

Дать определение характеристик электрического тока: силы тока и вектора плотности тока. Связь между ними. Единицы измерения. 2. Дать определение ЭДС источника. Объяснить понятие «поле сторонних сил». Дать определение «падение напряжения (напряжение) на данном участке цепи». 3. Сформируйте закон Ома: а) для однородного участия цепи; б) для участка цепи, содержащего источник тока; в) для замкнутой цепи. 4.

Вывести закон Ома в дифференциальной форме. Применить его для вычисления сопротивления проводящего сферического слоя (сопротивление утечки сферического конденсатора). б. Применить закон Ома в дифференциальной форме для вычисления сопротивления проводящего цилиндрического слоя (сопротивление утечки цилиндрического конденсатора). 6. Вывести правила Кирхгофа нз закона Ома.

7. Работа и мощность постоянного тока. 8. Закон Джоуля-Ленца в интегральной и дифференциальной форме. 9. Найти зависимость мощности источника, полезной мощности и КПД источника от тока в цепи. Начертить график. 10. Найти зависимость мощности источника, полезной мощности и КПД источника от сопротивления нагрузки. Начертить графики. 11. Сформулируйте 1 и П законы Фарадея для электролиза. Каков физический смысл числа Фарадея? 12. Как экспериментально проверить законы Фарадея? Задачи к коллоквиуму 1.

Катушка нз медной проволоки имеет сопротивление 10,3 Ом. Масса медной проволоки 3,41 кг. Какой длины и какого диаметра проволока намотана на катушке? (Ответ: 505 м, 1 мм) 2. Ток ( в проводнике меняется со временем 1 по уравнению 21 У = 4+2г, где ) — в амперах, т — в секундах. Какое количество электричества проходит через поперечное сечение проводника за время от Г, = 2с до г = бс.