Где Q – количество теплоты, выделяющейся на участке цепи за время t

Закон Джоуля-Ленца справедлив при условии, если участок цепи неподвижен и в нем не происходят химические превращения.

ЗАДАНИЯ К РАЗДЕЛАМ

«ЭЛЕКТРОСТАТИКА» И «ПОСТОЯННЫЙ ТОК»

Вариант 1

1. Найти напряженность поля, созданного двумя параллельными плоскостями, поверхностные плотности зарядов на которых равны 10^-7 Кл/м и 5×10^-8 Кл/м.

2. Тонкая квадратная рамка равномерно заряжена с линейной плотностью заряда 10 Кл/м. Определить потенциал поля в точке пересечения диагоналей.

3. Пластины плоского конденсатора площадью 100 см² каждая находятся на расстоянии 2 мм друг от друга. Пространство между ними заполнено слюдой. Заряд на пластинах равен 3×10^-10 Кл. Найти: а) силу взаимного притяжения пластин; б) плотность энергии электрического поля.

4. Какая работа совершается при перенесении точечного заряда в 20 нКл из бесконечности в точку, находящуюся на расстоянии 1 см от поверхности шара радиусом 1 см с поверхностной плотностью заряда 10 мкКл/м²?

5. Восемь заряженных водяных капель радиусом 1 мм и зарядом 0,1 нКл каждая сливаются в одну большую каплю. Найти ее потенциал.

6. Электрон влетает в плоский горизонтально расположенный конденсатор параллельно его пластинам со скоростью 10³ м/с. Напряженность поля в конденсаторе 10 кВ/м, длина конденсатора 5 см. Найти модуль и направление скорости электрона при вылете его из конденсатора.

7. Зависимость силы тока от времени выражается формулой I=I₀×e^-at, где =10А; a=100 c^-1; t - время, с; е - основание натуральных логарифмов. Определить заряд, прошедший через поперечное сечение проводника за время от 0 до 0,01 с и от 0,01 до 1 с.

8. Катушка и амперметр соединены последовательно и присоединены к источнику тока. К зажимам катушки присоединен вольтметр сопротивлением 1кОм. Показания амперметра 0,5 А, вольтметра 100 В. Определить сопротивление катушки. Сколько процентов от точного значения сопротивления катушки составит погрешность, если не учитывать сопротивление вольтметра?

9. Нагреватель электрического чайника имеет две секции. При включении одной из них вода в чайнике закипит через 15 мин, при включении другой – через 30 мин. Через какое время закипит вода в чайнике, если включить обе секции: а) последовательно; б) параллельно?

10. Определить максимальную полезную мощность аккумулятора с ЭДС=10 В

и внутренним сопротивлением 1 Ом. Каково при этом сопротивление внешней цепи?

11. В каждом кубическом миллиметре медного проводника, по которому идет ток, выделяется ежесекундно 3 мДж тепла. Определить среднюю скорость направленного движения свободных электронов, если их концентрация 8×10²² м^-3.

Вариант 2

1. Два шарика радиусом 0,4 см и весом 0,2 г подвешены на нитях длиной 10 см так, что в незаряженном состоянии они соприкасаются. До какого потенциала были заряжены шарики, если они разошлись на угол 60⁰?

2. По тонкому кольцу радиусом 6 см равномерно распределен заряд в 24 нКл. Какова напряженность поля в точке, находящейся на оси кольца на расстоянии 18 см от центра кольца? Найти также силу, действующую в этой точке на точечный заряд в 5×10^-10 Кл.

3. Электростатическое поле создается положительно заряженной и бесконечной нитью с постоянной линейной плотностью 1 нКл/см. Какую скорость приобретет электрон, приблизившись под действием поля к нити вдоль линии напряженности с расстояния 1,5 см до 1 см?

4. Определить поверхностную плотность связанных зарядов на слюдяной пластинке толщиной 1 мм, служащей изолятором плоского конденсатора, если разность потенциалов между пластинами конденсатора 300 В.

5. Четыре заряда расположены в вершинах квадрата со стороной 10^-1 м. Какую величину и направление имеет вектор напряженности в центре квадрата, если заряды одинаковы и равны 10^-8 Кл?

6. Десять шаровых капель ртути радиусом 0,8 мм заряжены до одинакового потенциала 12 В. Все капли сливаются в одну большую. Определить ее потенциал и изменение энергии поля.

7. Ток в проводнике сопротивлением 100 Ом меняется по закону , где a=10 А/с². Определить количество теплоты, выделившейся в проводнике.

8. Две группы из трех последовательно соединенных элементов включены параллельно. ЭДС каждого элемента равна 1,2 В, внутреннее сопротивление составляет 0,2 Ом. Полученная батарея замкнута на внешнее сопротивление 1,5 Ом. Найти силу тока во внешней цепи.

9. По алюминиевому проводу сечением 0,2 см² идет ток силой 0,02 А. Определить силу, действующую на отдельные свободные электроны со стороны электрического поля. Удельное сопротивление алюминия r= 26 нОм/м.

10. Электродвижущая сила элемента и его внутреннее сопротивление равны соответственно 1,6 В и 0,5 Ом. Каков коэффициент полезного действия элемента, если напряжение на внешнем участке цепи равно 0,4 В?

11. На концах медного провода длиной 5 м и площадью поперечного сечения 0,4 мм² поддерживается напряжение 1 В. Определить число электронов, проходящих за 1 с через поперечное сечение этого проводника, и напряженность электрического поля.

Вариант 3

1. Определить напряженность электрического поля в центре равномерно заряженной полуокружности радиусом 20 см, если заряд ее 10 нКл.

2. Поле образовано бесконечной равномерно заряженной плоскостью с поверхностной плотностью заряда 10^-8 Кл/м². Определить разность потенциалов двух точек поля, находящихся на расстоянии 5 и 10 см от плоскости.

3. К воздушному конденсатору, заряженному до разности потенциалов 500 В и отключенному от источника напряжения, присоединен параллельно второй конденсатор таких же размеров и формы, но с диэлектриком (стекло). Определить диэлектрическую проницаемость стекла, если после присоединения второго конденсатора разность потенциалов уменьшилась до 70 В.

4. Какой скоростью сближения должны обладать два протона, находящихся друг от друга на расстоянии 5 см, чтобы они могли сблизиться до расстояния 10^-4 см?

5. Емкость батареи конденсаторов, образованной двумя последовательно соединенными конденсаторами, равна 100 пФ, а заряд 20 нКл. Определить емкость второго конденсатора, а также разности потенциалов на обкладках каждого прибора, если емкость первого из них 200 пФ.

6. Диполь с электрическим моментом 2 нКл×м находится в однородном электрическом поле напряженностью 20 кВ/м. Вектор составляет с направлением силовых линий поля угол a=60⁰. Определить произведенную внешними силами работу при повороте диполя на угол в 30⁰.

7. Сила тока в проводнике меняется со временем по уравнению I=А+Вt (А - в амперах; В - в А/с). Какое количество электричества проходит через поперечное сечение проводника за время от 1 до 5 с?

8. К аккумулятору, внутреннее сопротивление которого 1 Ом, подключили электролампочку. Затем параллельно включили еще такую же лампочку. При этом фактическая электрическая мощность каждой лампочки уменьшилась в 1,44 раза. Во сколько раз снизится фактическая мощность каждой лампочки, если параллельно первым двум включить третью такую же лампочку? Зависимостью сопротивления ламп от накала пренебречь.

9. Электродвижущая сила батареи 60 В, внутреннее сопротивление 4 Ом. Внешняя цепь потребляет мощность в 125 Вт. Определить силу тока в цепи, напряжение, под которым она находится, и сопротивление.

10. Электрический чайник, содержащий 600 см³ воды при температуре 9⁰С, забыли выключить. Сопротивление нагревателя 16 Ом. Через какое время после включения вода в чайнике выкипит? Напряжение в цепи 120 В, коэффициент полезного действия нагревателя 60%.

11. По медному проводнику сечением 0,4 мм² идет ток силой 0,2 А. Какова напряженность электрического поля в проводнике?

Вариант 4

1. В вершинах правильного шестиугольника расположены три положительных и три отрицательных заряда. Найти напряженность электрического поля в центре шестиугольника при различных комбинациях в расположении этих зарядов. Каждый заряд несет 1,5 нКл, длина стороны шестиугольника – 3 см.

2. С какой силой на единицу площади отталкиваются две одноименно заряженные и бесконечные плоскости? Поверхностная плотность заряда s = 0,3 мКл/м².

3. Шарик массой 40 мг, имеющий положительный заряд в 1 нКл, движется со скоростью 10 см/с. На какое расстояние может приблизиться шарик к положительному точечному заряду, равному 1,33 нКл?

4. Разность потенциалов между пластинами плоского конденсатора 90 В. Площадь каждой пластины 60 см², ее заряд равен 1 нКл. На каком расстоянии друг от друга находятся пластины?

5. Со скоростью 9×10⁶ м/с электрон влетает в плоский горизонтально расположенный конденсатор параллельно его пластинам. Разность потенциалов между пластинами 100 В, расстояние между ними 1 см. Найти полное, нормальное и тангенциальное ускорения электрона через 10 с после начала его движения в конденсаторе.

6. Площадь пластины плоского воздушного конденсатора 0,01 м², расстояние между ними 2 см. К пластинам конденсатора приложена разность потенциалов в 3 кВ. Какова будет напряженность поля конденсатора, если, не отключая его от источника напряжения, пластины раздвинуть до расстояния 4 см между ними. Найти энергию конденсатора до и после этого момента.

7. Обмотка катушки из медной проволоки при температуре 14⁰ С имеет сопротивление 12 Ом. После пропускания тока сопротивление обмотки стало равным 13,2 Ом. До какой температуры нагрелась обмотка? Температурный коэффициент сопротивления меди a=4,5×10^-3 K^-1.

8. Элемент, сопротивление и амперметр которого соединены последовательно, имеет ЭДС в 2 В и внутреннее сопротивление в 0,4 Ом. Амперметр показывает силу тока 1 А. С каким коэффициентом полезного действия работает элемент?

9. Имеется 120-вольтовая электрическая лампочка мощностью 40 Вт. Какое добавочное сопротивление надо включить последовательно с лампочкой, чтобы она давала нормальный накал при напряжении в сети 220 В? Какой длины нихромовую проволоку диаметром 0,3 мм надо взять, чтобы получить такое сопротивление?

10. Две электрические лампочки с сопротивлением 360 и 240 Ом включены в сеть параллельно. Какая из лампочек потребляет большую мощность? Во сколько раз?

11. Найти количество теплоты, выделяющееся за единицу времени в единице объема медного провода при плотности тока 300 кА/м²?

Вариант 5

1. Точечные заряды по 20 мкКл и –20 мкКл находятся на расстоянии 5 см друг от друга. Определить напряженность поля в точке, удаленной на 3 см от первого и на 4 см от второго заряда. Определить также силу, действующую в этой точке на точечный заряд в 1 мкКл.

2. По тонкой нити, изогнутой по дуге окружности радиусом 10 см, равномерно распределен заряд в 20 нКл. Определить напряженность поля, создаваемого этим зарядом в точке, совпадающей с центром кривизны дуги, если длина нити равна четверти длины окружности.

3. Четыре одинаковых капли ртути, заряженных до потенциала 10 В, сливаются в одну. Каков потенциал образовавшейся капли?

4. Пылинка массой 2×10^-4 г, несущая на себе заряд 40 нКл, влетает в электрическое поле в направлении силовых линий. После прохождения разности потенциалов в 200 В пылинка имела скорость 10 м/с. Определить скорость пылинки до того, как она влетела в поле.

5. Два конденсатора емкостями 5 мкФ и 8 мкФ соединены последовательно и присоединены к батарее с ЭДС, равной 80 В. Определить заряды конденсаторов и разности потенциалов между обкладками.

6. Два металлических шарика радиусами 5 и 10 см имеют заряды 40 нКл и –20 нКл соответственно. Найти энергию, которая выделится при разряде, если шары соединить проводником.

7. Катушка и амперметр соединены последовательно и подключены к источнику тока. К клеммам катушки присоединен вольтметр с сопротивлением 4 кОм. Амперметр показывает силу тока 0,3 А, вольтметр – напряжение 120 В. Определить сопротивление катушки. Найти относительную погрешность, которая будет допущена при измерении сопротивления, если пренебречь силой тока, идущего через вольтметр.

8. Электродвижущая сила батареи равна 80 В, внутреннее сопротивление составляет 5 Ом. Внешняя цепь потребляет мощность 100 Вт. Определить силу тока в цепи, напряжение, под которым она находится, и ее сопротивление.

9. Определить число электронов, проходящих за 1 с через поперечное сечение площадью 1 мм² железной проволоки длиной 20 м при напряжении на ее концах 16 В.

10. Сила тока в проводнике сопротивлением 12 Ом за 50 с равномерно нарастает от 5 А до 10 А. Определить количество теплоты, выделившееся за это время в проводнике.

11. Проводник сопротивлением 6 Ом подключен к двум параллельно соединенным источникам тока с ЭДС по 2,2 В и 2,4 В и со значениями внутреннего сопротивления 0,8 Ом и 0,2 Ом. Определить силу тока в этом сопротивлении и напряжение на зажимах второго источника тока.

Вариант 6

1. К бесконечной вертикальной плоскости на нити подвешен заряженный шарик массой 5 г и зарядом 12 нКл. Нить образует с плоскостью угол в 45^о. Определить поверхностную плотность заряда на плоскости.

2. Два заряда по 4×10^-7 Кл и –6×10^-7 Кл находятся на расстоянии 10 см друг от друга. Найти: а) напряженность поля зарядов в той точке, где потенциал поля равен нулю; б) потенциал той точки поля, где напряженность равна нулю (точку считать расположенной на прямой, проходящей через заряды).

3. Плоский воздушный конденсатор с площадью пластин по 200 см² и расстоянием между ними 1 см заряжен до напряжения 2 кВ. После этого конденсатор отключили от источника напряжения, а пространство между пластинами заполнили эбонитом. Найти величины изменения: а) емкости конденсатора; б) напряженности электрического поля внутри конденсатора; в) энергии конденсатора.

4. На расстоянии 5 см от поверхности металлического шара радиусом 2 см находится точечный заряд 1 нКл (поверхностная плотность заряда – 4 мкКл/м²). Определить работу электрических сил при перемещении заряда на расстояние 10 см от поверхности шара.

5. Определить потенциальную энергию системы двух точечных зарядов (400 нКл и 20 нКл), находящихся на расстоянии 5 см друг от друга.

6. Электрон, обладающий кинетической энергией 10 эВ, влетает в однородное электрическое поле в направлении его силовой линии. Какой скоростью будет он обладать, пройдя в этом поле разность потенциалов 12 В?

7. Какой заряд пройдет по проводнику сопротивлением 1 кОм при равномерном нарастании напряжения на его концах от 15 В до 25 В в течение 20 с?

8. От полюсов генератора с напряжением 220 В идет линия для освещения помещения. В нее последовательно включены четыре лампы, каждая из которых требует напряжения 42 В и силы тока 10 А. Определить сопротивление реостата, который необходимо включить в линию, изготовленную из алюминиевого провода длиной 400 м и площадью поперечного сечения 2,5 мм².

9. Разность потенциалов между точками А и В равна 9 В. Имеются два проводника с сопротивлением 5 Ом и 3 Ом. Найти количество теплоты, выделяющееся в каждом проводнике в единицу времени, если проводники между точками А и В соединены: а) последовательно; б) параллельно.

10. При каком сопротивлении внешней цепи источник с ЭДС в 10 В и внутренним сопротивлением 20 Ом будет отдавать максимальную мощность? Какова величина этой мощности?

11. По медному проводнику сечением 1 мм² идет ток силой 60 А. Определить среднюю скорость направленного движения электронов в проводнике. Считать число свободных электронов равным числу атомов меди.

Вариант 7

1. Три одинаковых положительных заряда по 10^-9 Кл каждый расположены по вершинам равностороннего треугольника. Какой отрицательный заряд нужно поместить в центре треугольника, чтобы сила притяжения с его стороны уравновесила силы взаимного отталкивания зарядов, находящихся в вершинах?

2. Металлический шар радиусом 2 см имеет заряд 2×10^-9 Кл. Шар заключен в концентричную оболочку толщиной 4 см из однородного диэлектрика с диэлектрической проницаемостью 6. Определить напряженность и индукцию поля в точках, отстоящих от центра шара на расстоянии 3 см и 10 см соответственно.

3. Альфа-частица, вылетающая при радиоактивном распаде со скоростью 1,6×10⁷ м/с, движется к неподвижному ядру натрия. На какое наименьшее расстояние приблизится альфа-частица к этому заряду?

4. На капельке радиусом 10^-3 м находится заряд 0,7×10^-13 Кл. Семь таких капель сливаются в одну большую. Определить ее потенциал.

5. Два иона прошли одинаковую ускоряющую разность потенциалов. Найти отношение скоростей ионов, если отношение их масс равно 1:4, а заряды одинаковы.

6. Отключенный от источника заряженный конденсатор соединили параллельно с незаряженным конденсатором такой же емкости. Как при этом изменится энергия конденсатора?

7. Какое количество электричества было перенесено через поперечное сечение проводника, если сила тока равномерно возрастала от 0 до 3 А в течение 10 с?

8. Электродвижущая сила элемента и его внутреннее сопротивление равны соответственно 1,6 В и 0,5 Ом. Каков коэффициент полезного действия элемента при силе тока 2,4 А?

9. Имеется амперметр, предназначенный для измерения силы тока величиной до 15 мА, с сопротивлением 0,5 Ом. Какое сопротивление надо взять и как его включить, чтобы этим прибором можно было измерять: а) силу тока до 150 мА; б) разность потенциалов до 150 В?

10. Сила тока в проводнике сопротивлением 10 Ом равномерно убывает от 10 А до 0 за 30 с. Определить выделившееся за это время количество теплоты.

11. По медному проводнику длиной 2 м и площадью поперечного сечения 0,4 мм² идет ток. Мощность, выделяющаяся в проводнике, равна 0,35 Вт. Определить число электронов, проходящих за 1 с через его поперечное сечение, и напряженность электрического поля.

Вариант 8

1. Четыре одинаковых положительных точечных заряда по 10 нКл закреплены в вершинах квадрата с длиной стороны 20 см. Найти величину силы, действующей на один из этих зарядов со стороны трех остальных.

2. Длинная прямая тонкая проволока несет равномерно распределенный заряд. Вычислить линейную плотность заряда, если напряженность поля на расстоянии 0,5 м от проволоки против ее середины равна 2 В/см.

3. Плоский конденсатор с пластинами площадью 300 см² каждая заряжен до разности потенциалов 1000 В. Расстояние между пластинами 4 мм. Диэлектрик – стекло. Определить энергию поля конденсатора и плотность энергии поля.

4. Протон влетает в плоский горизонтально расположенный конденсатор параллельно его пластинам со скоростью 1,2×10⁵ м/с. Напряженность поля внутри конденсатора 3 кВ/м, длина его пластин 10 см. Во сколько раз скорость протона при вылете из конденсатора будет больше его начальной скорости?

5. Два точечных заряда по 6×10^-9 Кл и 13×10^-9 Кл находятся на расстоянии 40 см друг от друга. Какую работу надо совершить, чтобы сблизить их до расстояния 25 см?

6. Шар, погруженный в масло (e = 2,2), имеет поверхностную плотность заряда 1 мкКл/м² и потенциал 500 В. Определить следующие параметры шара: а) радиус; б) заряд; в) емкость; г) энергию.

7. Какое количество электричества проходит через поперечное сечение проводника, если сила тока убывает от 18 А до 0 равномерно в течение 10 с?

8. Батарея состоит из 5-ти последовательно соединенных одинаковых элементов. ЭДС каждого элемента равна 1,5 В, внутреннее сопротивление каждого элемента 0,2 Ом. Определить полную, полезную мощность и коэффициент полезного действия батареи, если она замкнута на внешнее сопротивление 50 Ом.

9. Амперметр с сопротивлением 0,16 Ом зашунтирован сопротивлением 0,04 Ом. Амперметр показывает силу тока 8 А. Найти силу тока в цепи.

10. Имеются три 110-вольтовых электрических лампочки, мощности которых Р₁ = Р₂ = 40 Вт и Р₃ = 80 Вт. Как надо включить эти лампочки, чтобы они давали нормальный накал при напряжении в сети 220 В? Начертить схему. Найти силу токов I₁, I₂, I₃, идущих через лампочки при нормальном накале.

11. По медному проводнику длиной 2 м и площадью поперечного сечения 0,4 мм² идет ток. При этом ежесекундно выделяется 0,35 Дж теплоты. Сколько электронов проходит за 1 с через поперечное сечение этого проводника?

Вариант 9

1. Расстояние между двумя точечными зарядами в 1 мкКл и –1мкКл равно 10 см. Определить силу, действующую на точечный заряд, равный 0,1 мкКл и удаленный на 6 см от первого и на 8 см от второго заряда.

2. Плоский конденсатор состоит из двух круглых пластин радиусом 20 см каждая. Расстояние между пластинами 5 мм. Конденсатор присоединен к источнику напряжения в 300 В. Определить заряд и напряженность поля конденсатора, если диэлектриком будет: а) стекло; б) воздух.

3. Диполь расположен в электрическом поле с напряженностью 10⁴ В/м так, что его момент, равный 10^-9 Кл×м, ориентирован по направлению поля. Найти работу, которую необходимо совершить, чтобы повернуть диполь на 180^о.

4. Шарик массой 1 г и зарядом 10^-8 Кл перемещается из точки А, потенциал которой 600 В, в точку М с потенциалом, равным нулю. Какова была скорость шарика в точке А, если в точке М она стала равной 20 см/с?

5. Разность потенциалов между пластинами плоского конденсатора составляет 100 В. Площадь каждой пластины 200 см², расстояние между пластинами 0,5 мм. Пространство между ними заполнено парафином. Определить силу притяжения пластин.

6. Определить поток вектора напряженности электрического поля через сферическую поверхность, охватывающую точечные заряды в 5 нКл и –2 нКл.

7. Сила тока в проводнике равномерно увеличивается от нуля до некоторого максимального значения в течение 10 с. За это время в нем выделилась теплота, равная 1 кДж. Определить скорость нарастания тока в проводнике, если сопротивление его 3 Ом.

8. Ток от магистрали к потребителю разводится по медным проводам, общая длина которых 49 м, а площадь 2,5 мм². Напряжение в магистрали – 120 В. Потребителем является печь мощностью 600 Вт. Каково сопротивление печи?

9. Имеется предназначенный для измерения разности потенциалов до 30 В вольтметр с сопротивлением 2 кОм, шкала которого разделена на 150 делений. Какое сопротивление надо взять и как его включить, чтобы этим вольтметром можно было измерять разность потенциалов до 75 В? Как изменится при этом цена деления вольтметра?

10. При силе тока 3 А во внешней цепи батареи аккумуляторов выделяется мощность 18 Вт, при силе тока 1 А – соответственно 10 Вт. Определить ЭДС и внутреннее сопротивление батареи.

11. Определить плотность тока в железном проводнике длиной 10 м, если провод находится под напряжением 6 В.

Вариант 10

1. Два одинаковых шарика подвешены на закрепленных в одной точке нитях одинаковой длины, равной 1 м. После сообщения шарикам заряда 4×10^-7 Кл нити разошлись на угол, равный 60^о. Определить массу каждого шарика.

2. Два точечных заряда (2×10^-7 Кл и 4×10^-7 Кл) находятся в керосине на расстоянии 10 см друг от друга. Каковы напряженность электростатического поля и электростатическая индукция в точке, находящейся на расстоянии 20 см от одного и 15 см от другого заряда?

3. Расстояние между пластинами плоского воздушного конденсатора площадью 50 см² изменяется от 3 до 10 см. Конденсатор был заряжен до напряжения 200 В и отключен от источника тока. Найти величину изменения энергии поля конденсатора. Вычислить работу, необходимую для раздвижения его пластин.

4. Пылинка массой 10^-5 г, несущая на себе заряд 10^-8 Кл, влетела в электрическое поле в направлении силовых линий. После прохождения разности потенциалов 150 В пылинка имела скорость 20 м/с. Какова была скорость пылинки до того, как она влетела в поле?

5. Две параллельные плоскости находятся на расстоянии 0,6 см друг от друга. По ним равномерно распределены заряды с поверхностными плотностями 0,2 мкКл/м² и –0,3 мкКл/м². Определить разность потенциалов между пластинами.

6. Два конденсатора с электроемкостями, равными 3 мкФ и 6 мкФ, соединены между собой и присоединены к батарее с ЭДС, равной 120 В. Определить заряды конденсаторов и разности потенциалов между их обкладками, если конденсаторы соединены: а) параллельно; б) последовательно.

7. Ток в проводнике сопротивлением 100 Ом равномерно нарастает от 0 до 10 А в течение 30 с. Определить количество теплоты, выделившееся за это время.

8. Зашунтированный амперметр измеряет ток силой до 10 А. Какую наибольшую силу тока может измерить этот амперметр без шунта, если сопротивление амперметра равно 0,02 Ом, а сопротивление шунта 5×10^-3 Ом?

9. От батареи, ЭДС которой 500 В, требуется передать энергию на расстояние 2,5 км. Потребляемая мощность 10 кВт. Найти максимальные потери мощности в сети, если диаметр медных проводов 1,5 см.

10. Электродвижущая сила источника равна 300 В, сила тока короткого замыкания 2 А. Определить максимальное количество теплоты, которое может отдать источник тока в течение 1 с во внешнюю цепь.

11. Определить число электронов, проходящих в одну секунду через единицу площади поперечного сечения железной проволоки длиной 10 м при напряжении на ее концах 6 В.

Вариант 11

1. Два точечных заряда (4 нКл и –2 нКл) находятся на расстоянии 60 см друг от друга. Определить напряженность поля в точке, лежащей посередине между зарядами. Какова напряженность, если второй заряд положительный?

2. Пространство между пластинами плоского конденсатора заполнено двумя слоями диэлектриков: слоем стекла толщиной 1 см и слоем парафина толщиной 2 см. Разность потенциалов между обкладками равна 3000 В. Определить напряженность поля и падение потенциала в каждом слое. Установить плотность энергии поля.

3. Поверхностная плотность заряда бесконечной вертикальной плоскости равна 9,8×10^-5 Кл/м². К плоскости на нити подвешен заряженный шарик массой 10 г. Определить заряд шарика, если нить образует с плоскостью угол в 30^о.

4. Пылинка массой 1 нг, несущая на себе 5 электронов, прошла в вакууме ускоряющую разность потенциалов 3 мВ. Какова кинетическая энергия пылинки? Какую скорость она приобрела?

5. В вершинах квадрата с длиной стороны 4 см расположены точечные заряды по 4,4 нКл. Определить работу при перемещении заряда в 2,2 нКл из центра квадрата в середину одной из его сторон.

6. Конденсатор емкостью 8 пФ зарядили до разности потенциалов 1500 В и отключили от источника напряжения. После этого к первому конденсатору присоединили второй незаряженный конденсатор емкостью 12 пФ. Какое количество энергии первого конденсатора было израсходовано на образование искры при соединении конденсаторов?

7. Определить заряд, прошедший по проводу с сопротивлением 3 Ом, при равномерном нарастании напряжения на концах провода от 2 В до 4 В в течение 20 с.

8. Сопротивление в 5 Ом, вольтметр и источник тока соединены параллельно. Вольтметр показывает напряжение 10 В. Если изменить сопротивление на 12 Ом, то вольтметр покажет напряжение 12 В. Определить ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока. Током, идущим через вольтметр, пренебречь.

9. Имеется предназначенный для измерения силы тока до 10 А амперметр с сопротивлением 0,18 Ом, шкала прибора разделена на 100 делений. Какое сопротивление надо взять и как его включить, чтобы этим амперметром можно было измерять ток силой до 100 А? Как изменится при этом цена деления амперметра?

10. Сила тока в проводнике изменяется со временем по закону I = I₀e^at, где I₀ = 20 А; a = 10² с^-1. Определить количество теплоты, выделившееся в проводнике за 10^-2 с.

11. Напряжение на концах медного проводника длиной 2 м равно 0,5 В. Определить скорость направленного движения свободных электронов. Концентрацию свободных электронов принять равной 8×10²² см^-3.