Задания для аудиторной работы

Пример 1.

Если расстояние между двумя точечными зарядами умень­шить на 50 см, то сила взаимодействия увеличится в 2 раза. Заряды находятся на расстоянии... (в м).

Дано:

r₂= (r- 0,5) м

Решение:

Сила кулоновского взаимодействия между зарядами, находящимися на расстоянии r:

.

При уменьшении расстояния на 50 см:

,

.

Извлекая квадратный корень из левой и правой части, получаем:

.

Ответ: r = 1,75 м.

Пример 2.

Модуль вектора напряженности поля на расстоянии 5 м от заряда равен 150 В/м. Потенциал электрического поля на расстоянии 10 м от этого заряда равен...(в В).

Дано:

E = 150 В/м

r₁= 5 м

r₂= 10 м

Решение:

Используя выражения для модуля на­пряженности и потенциала электро­статического поля, создаваемого точеч­ным зарядом, получаем: .

Разделив первое выражение на второе, получим:

.

Отсюда:

.

Ответ: 375 В.

Пример 3.

Два одинаковых металлических шарика с зарядами - 120 мкКл и + 40 мкКл привели в соприкосновение и развели на расстояние 10 см. Сила взаимодействия шариков равна... (в кН).

Дано:

q₁= -120 мкКл = -120*10^-6 Кл

q₁= 40 мкКл = 40*10^-6 Кл

r₁= 10 см = 0,1 м

Решение:

Шарики одинаковые, следова­тельно, они имеют одинаковые ем­кости и после соприкосновения заря­ды на шариках окажутся равными.

По закону сохранения электри­ческого заряда:

,

.

Силу взаимодействия шариков определим по закону Ку­лона:

.

.

Ответ: 1,44 кН.

Пример 4.

В однородном электрическом поле с напряженностью 200 В/м находится в равновесии пылинка с зарядом 10^-7 Кл. Мас­са пылинки в граммах равна...

Дано:

E = 200 В/м

q = 10^-7 Кл

Решение:

На заряженную пылинку в однородном электрическом поле действуют две силы: сила тяжести и сила со стороны элек­трического поля. . Пы­линка будет находиться в равновесии, если эти силы равны по модулю и противопо­ложны по направлению.

,

.

Подставим числовые значения:

.

Выразим массу пылинки в г: .

Ответ: .

 

Самостоятельная работа

Вариант №1

1. Какие заряды приобретут два одинаковых шарика после того, как их соединили и вновь разъединили, если первоначально они имели заряды q1 = 10 нКл и q2 = 16 нКл?

2. В направленном вертикально вниз однородном электрическом поле с напряженностью 0,13 МН/Кл капелька жидкости массой 2 нг оказалась в равновесии. Найдите заряд капельки.

3. Какую площадь должны иметь пластины плоского конденсатора для того, чтобы его электроемкость была равна 1,0 нФ, если между пластинами помещается стекло толщиной 0,10 мм?

4. Во сколько раз надо изменить расстояние между зарядами при увеличении одного из них в 4 раза, чтобы сила взаимодействия осталась прежней?

5. Шарик массой 30 г, положительный заряд которого 3 мкКл, движется в однородном электростатическом поле напряженностью 20 кН/Кл, направленном вертикально вверх. Определите ускорение шарика.

6. Одинаковые по модулю, но разные по знаку заряды 4нКл расположены на расстоянии 2 см. Определите, с какой силой они взаимодействуют.

 

Вариант №2

1. Найдите силу взаимодействия двух зарядов q1 = –2 ·10^-8 Кл, и q2 = 9· 10^-8Кл, которые находятся на расстоянии 9 см в парафине.

2. В однородном электрическом поле напряженностью 60 кН/Кл переместили заряд q = 5 нКл. Перемещение, равное по модулю 20 см, образует угол 60° с направлением силовой линии. Найдите работу поля.

3. В импульсной фотовспышке лампа питается от конденсатора емкостью 800 мкФ, заряженного до напряжения 300 В. Найдите энергию вспышки.

4. Какова величина точечного заряда, если напряжённость 5мкН/Кл, а расстояние до точки электрического поля равно 2см.

5. Какую работу совершает электростатическое поле при перемещении заряда 20 нКл из точки с потенциалом 700 Вв точку с потенциалом 200 В?

6. Энергия электрического поля конденсатора 6 мкДж, напряжение на его пластинах 30 В. Определите заряд конденсатора.

 

Ответить на контрольные вопросы:

Физическая сущность закона Кулона, принцип его применения.

В чем сходство и различие закона всемирного тяготения и закона Кулона?

Какие поля называются электростатическими?

Что такое напряженность электрического поля?

В чем состоит принцип суперпозиции электрических полей?

Дайте определение потенциала электростатического поля.

Как связана работа перемещения заряда в электростатическом поле с напряженностью и потенциалом поля?

Какова связь между потенциалом и напряженностью электростатического поля?

Что называется электроемкостью уединенного проводника и от чего она зависит?

Что называется взаимной электроемкостью двух проводников и от чего она зависит?

В каких случаях следует применять те или иные способы соединения конденсаторов?