3.1. Точечные заряды Q1 = 20 мкКл и Q2 = – 10 мкКл находятся на расстоянии d = 5 см друг от друга. Определите напряженность в точке удаленной на r1 = 3 cм от первого и r2 = 4 см от второго заряда. Определите также силу F1 действующую в этой точке на точечный заряд Q = 1 мкКл.
3.2.На расстоянии d = 20 см находятся два точечных заряда Q1 = – 50 нКл и Q2 = 100 нКл. Определите силу F1 действующую на заряд Q3 = – 10 нКл, удаленный от обоих зарядов на одинаковое расстояние.
3.3. Два точечных заряда q1 = 4 нКл и q2 = – 2 нКл находятся на расстоянии 60 см. Определите напряженность E поля в точке, лежащей посередине между зарядами.
3.4. Два точечных заряда, находятся в воздухе на расстоянии 20 см друг от друга, взаимодействуют с некоторой силой. На каком расстоянии нужно поместить эти заряды в масле, чтобы получить ту же силу взаимодействия. Диэлектрическая проницаемость масла ε = 5.
3.5. Два одинаковых заряда, находящихся на расстоянии 10 см друг от друга, взаимодействуют с силой 9,8·10-5 Н. Определите величину зарядов.
3.6. На двух одинаковых капельках воды находится по одному отрицательному элементарному заряду. Определите массу капельки, если электрическая сила отталкивания капелек уравновешивает силу их взаимного тяготения.
|
|
3.7. Расстояние между двумя точечными зарядами 8·10-9 Кл и –5,3·10-9 Кл равно 40 см. Определите напряженность поля в точке, лежащей посередине между зарядами. Чему будет равна напряженность, если второй заряд будет положительным?
3.8. Два точечных заряда по +10-7 Кл каждый расположены на расстоянии 10 см друг от друга. Определите напряженность и потенциал поля в точке, удаленной на 10 см от каждого заряда.
3.9. Расстояние между точечными зарядами q1 = + 32 мкКл и q2 = – 32 мкКл равно 12 см. Определите напряженность поля в точке, удаленной на 8 см как от первого, так и от второго заряда.
3.10. Расстояние между зарядами q1 = +10 мкКл и q1 = – 8 мкКл равно 5 см. Определите напряженность и потенциал поля в точке, удаленной от первого заряда на 4 см и от второго на 3 см.
3.11. Свинцовый шарик(ρ = 11,3 г/см3) диаметром 0,5 см помещен в глицерин (ρ = 1,26 г/см3). Определите заряд шарика, если в однородном электростатическом поле шарик оказался взвешенным в глицерине. Электростатическое поле направлено вертикально вверх и его напряженность Е = 4 кВ/см
3.12. Отрицательно зараженная пылинка находиться в равновесии между двумя пластинами плоского конденсатора, расположенными горизонтально. Расстояние между пластинами 2 см, разность потенциалов 612 В, масса пылинки 10-12 грамм. Сколько электронов несёт на себе пылинка?
3.13. Медный шарик диаметром 1 см помещен в масло с плотностью ρ = 800 кг/м3 и диэлектрической проницаемостью ε = 5. Определите заряд шарика, если в однородном электрическом поле шарик оказался взвешенным в масле. Электрическое поле направленно вертикально вверх и его напряженность Е = 36000 В/см. Плотность меди = 8600 кг/м3.
|
|
3.14. Частица, несущая заряд 10-8 Кл, двигаясь в ускоряющим электрическом поле, приобретает кинетическую энергию, равную 1,6·10-12 Дж. Определите разность потенциалов между начальной и конечной точками пути частицы в поле, если ее начальная кинетическая энергия была равна нулю.
3.15. Пылинка массой m = 5 мг, несущая на себе 10 электронов, прошла в вакууме ускоряющую разность потенциалов U = 106 В. Определите кинетическую энергию пылинки и конечную скорость.
3.16. Какую скорость приобретает электрон, пройдя разность потенциалов, равную 1,5,10,500 В?
3.17. Шарик радиусом 2 см заряжен до потенциала 500 В. Чему равна поверхностная плотность заряда на шарике?
3.18. Положительные заряды q1 = 3∙10-6 Кл и q2 = 5∙10-6 Кл находятся в вакууме на расстоянии 1,5 м друг от друга. Определите работу, которую нужно совершить, чтобы сблизить заряды до расстояния 1 м.
3.19. Два шарика с зарядами q1 = 7∙10-9 Кл и q2 = 1,4∙10-8 Кл находятся на расстоянии r1 = 40 см. Какую нужно свершить работу, чтобы сблизить их до расстояния r2 = 25 см.
3.20. Два точечных одноименных заряда 20 и 50 нКл находятся в воздухе на расстоянии 1 м. Определите работу, которую нужно совершить, чтобы сблизить их до расстояния 0,5 м.
3.21. Определите расстояние между пластинами плоского конденсатора, если между ними приложена разность потенциалов U = 300 В. Площадь пластин S = 100 см2, заряд Q = 3∙10-8 Кл, диэлектриком является слюда (ε = 7).
3.22. Два одинаковых плоских воздушных конденсатора ёмкостью С = 100 пФ каждый, соединены в батарею последовательно. Определите насколько измениться ёмкость батареи, если пространство между пластинами одного из конденсаторов заполнить парафином (ε = 2).
3.23. Плоский конденсатор с размером пластин S = 20 см2 и расстоянием между ними d = 0,5 мм заряжен до разности потенциалов U1 = 10 В. Какова будет разность потенциалов U2 после отключения от катушки источника, если пластины раздвинуть до расстояния d2 = 5 мм?
3.24. Два одинаковых плоских воздушных конденсатора соединены в батарею, которая подключена к источнику тока с ЭДС 12 В. Определите напряжение на каждом конденсаторе если в один из них между обкладками ввести парафин (ε = 2).
3.25. Два конденсатора, соединенные последовательно, имеют общую ёмкость С = 100 пФ, а заряд Q = 30 мКл. Определите ёмкость второго конденсатора, а также разность потенциалов на обкладках каждого конденсатора, если С1 = 200 пФ.
3.26. Два последовательно соединённых конденсатора с емкостями С1 = 2 и С2 = 4 мкФ присоединены к источнику постоянного напряжения U = 120 В. Определите напряжение на каждом конденсаторе.
3.27. Пространство между пластинами плоского конденсатора заполнено стеклом(ε = 7). Расстояние между пластинами d = 4 мм, разность потенциалов U = 800 В. Определите поверхностную плотность заряда на пластинах конденсатора и напряженность поля.
3.28. Стеклянную пластинку вдвинули в плоский конденсатор так, что она вплотную прилегла к его обкладкам. Разность потенциалов U = 3 В, расстояние между пластинками d = 10 см. Определите поверхностную плотность зарядов на стеклянной пластине.
3.29. Расстояние между пластинами плоского конденсатора d = 4 мм, разность потенциалов 103 В. Определите поверхностную плотность заряда на пластинах конденсатора и напряженность поля.
3.30. Плоский конденсатор состоит из двух круглых пластин радиуса R = 10 см каждая. Расстояние между пластинами d = 2 мм. Конденсатор присоединен к источнику напряжения U = 80 В. Определите заряд Q и напряженность E поля конденсатора в двух случаях: а) диэлектрик-воздух, б) диэлектрик-стекло.
|
|
3.31. Два конденсатора емкостью С1 = 5 мкФ и С2 = 8 мкФ соединены последовательно и присоединены к батареи с ЭДС 80 В. Определите заряды Q1 и Q2 каждого из конденсаторов и разности потенциалов U1 и U2 между их обкладками.
3.32. Шар, погруженный в масло(ε = 4) имеет потенциал 4500 В и поверхностную плотность заряда σ = 10-5 Кл/м2. Найти: 1) радиус, 2) заряд, 3)емкость, 4) энергию шара.
3.33. С какой силой взаимодействуют пластины плоского конденсатора площадью S = 0,01 м2, если разность потенциалов между ними U = 500 В и расстояние между пластинами d = 3 мм?
3.34. На пластинах плоского конденсатора находится заряд Q = 10-8 Кл. Площадь каждой пластины конденсатора S = 100 см2,диэлектрик-воздух. Определите силу, с которой притягиваются пластины.
3.35. Конденсатор емкостью в 20 мкФ заряжен до потенциала 100 В. Определите энергию этого конденсатора.
3.36. Шар радиусом в 1 м заряжен до потенциала 3∙104 В. Определите энергию заряженного шара.
3.37. Плоский конденсатор с площадью пластин S = 200 см2 каждая заряжен до разности потенциалов U = 3 кВ. Расстояние между пластинами d = 2 см, диэлектрик-стекло(ε = 7). Определите энергию поля конденсатора W и плотность ω энергии поля.
3.38. Плоский конденсатор с расстоянием между пластинами d = 1 см заряжен до разности потенциалов U = 103 В. Диэлектрическая проницаемость ε = 7. Определите объемную плотность поля конденсатора.
3.39. Плоский воздушный конденсатор с пластинами площадью S = 250 см2 и расстоянием между ними d = 0,2 см подключен к источнику напряжения U = 120 В. Пластины раздвигают до расстояния 2 см, не отключая источник. Определите изменение напряженности и энергии электрического поля конденсатора.
3.40. Плоский воздушный конденсатор с пластинами площадью S = 200 см2 и расстоянием между ними d = 3 мм заряжен до напряжения 1200 В и отключен от источника. Расстояние между пластинами увеличивают в 2 раза. Какое напряжение будет на конденсаторе? Чему равна произведенная работа? С какой силой взаимодействуют пластины?
3.41. Определите плотность тока, если за 5 с через проводник сечением 1,6 мм2 прошло 5∙1019 электронов.
|
|
3.42. Сила тока I в проводнике меняется со временем по уравнению I = 4+2t, где I выражено в амперах и t в секундах. Какое количество электричества проходит через поперечное сечение проводника за время от t1 = 2 c до t2 = 4 c?
3.43 В проводнике сила тока меняется со временем по уравнению I = 2t+4, где I выражено в амперах и t в секундах. Какое количество электричества проходит через поперечное сечение проводника за время от t1 = 2 c до t2 = 5 c?
3.44. Определите общее сопротивление четырех, проводников с сопротивлением R1 = R2 = R3 = R4 = 4 Ом, соединенных по схеме (рис. 3.1.). Определите силу тока, протекающего через проводник 1, если Е = 12 В. Внутренннее сопротивление не учитывать.
|
Е R2 R3
|
Рис. 3.1.
3.45. Определите напряжение на выходе источника тока с ЭДС 20 В и внутренним сопротивлением 2 Ом при параллельном подключении двух проводников с сопротивлением 16 Ом каждый.
3.46. Два источника тока с одинаковыми ЭДС по 1,6 В и внутренним сопротивлением r1 = 0,5 Ом и r2 = 1 Ом соединены параллельно и включены во внешнюю цепь, сопротивление которой R = 0,67 Ом. Определите силу тока в цепи.
3.47. В схеме (рис. 3.2.) R2 = 20 Ом и R3 = 10 Ом. Через сопротивление R2 течет ток I2 = 0,4 А. Амперметр показывает I = 2 А. Определите R1.
Рис. 3.2.
3.48. Три резистора с сопротивлением R1 = 1 Ом, R2 = 3 Ом и R3 = 5 Ом соединены параллельно. Общая сила тока I = 10 А. Определите силу токов, идущих через каждое сопротивление.
3.49. Три проводника соединены по схеме (рис. 3.3.). Напряжение между точками А и В равно 18 В. Определите общее сопротивление и токи в отдельных проводниках. R1 = 3,6 Ом, R2 = 4 Ом, R3 = 6 Ом.
Рис. 3.3.
3.50. Элемент с ЭДС 2 В и внутренним сопротивлением r = 0,9 Ом питает внешнюю цепь с сопротивлением R Определите падение потенциала внутри источника тока и внешнее сопротивление R при силе тока в цепи I = 0,5 А.
3.51. Определите внутренние сопротивление r источника тока и ЭДС, если при внешнем сопротивлении R1 = 50 Ом ток в цепи I1 = 0,02 А, а при R2 = 100 Ом – I2=0,012 А.
3.52. При внешнем сопротивлении R1 = 2,3 Ом по цепи идет ток I1 = 2 А, а при внешнем сопротивлении R2 = 5,3 Ом течет ток I2 = 1 А. Определите внутренние сопротивление и ЭДС источника тока.
3.53. При внешнем сопротивлении R1 = 3 Ом сила тока в цепи I1 = 0,3, а при R2 = 5 Ом - I2 = 0,2 А. Определите ток короткого замыкания.
3.54. Определите ток короткого замыкания батареи, ЭДС которой 24 В, если при подключении к ней резистора сопротивлением 18 Ом сила тока в цепи I =А.
3.55. Напряжение в сети 220 В. Сопротивление каждой из двух электрических ламп, включенных в эту сеть 200 Ом. Определите силу тока в каждой лампе при последовательном и параллельном их включении.
3.56. Батарея с ЭДС 6 В и внутренним сопротивлением r = 1,4 Ом питает внешнюю цепь, состоящую их двух параллельных сопротивлений R1 = 2 Ом и R2 = 8 Ом. Определите падение напряжения во внешней части цепи и силы токов в сопротивлениях.
3.57. При замыкании батареи с ЭДС 15 В на на внешнее сопротивление R разность потенциалов на полюсах батареи U = 9 В, сила тока в цепи I = 1,5 А. Определить внутреннее сопротивление r и внешнее сопротивление R.
3.58. Два элемента с одинаковыми ЭДС 1,6 В и внутренним сопротивлением r= 0,4 Ом соединены параллельно и включены во внешнюю цепь, сопротивление которой R=0,6 Ом. Определите силу тока в цепи.
3.59. Два источника тока, ЭДС которых Е1 = 1,6 В и Е2 = 2 В, а внутренние сопротивление r1 = 0,3 Ом и r2 = 0,2 Ом, соединены последовательно и дают во внешнюю цепь силу тока I = 0,4 А. Определите сопротивление внешней цепи.
3.60. Имеется миллиамперметр с внутренним сопротивлением r0 = 9,9 Ом, предназначенный для измерения токов не более 10 μА. Что нужно сделать для того, чтобы этот прибор можно было применить для измерения токов до 1 А?
3.61. Миллиамперметр с внутренним сопротивлением r0 = 9,9 Ом, рассчитанный для измерения токов не более 10 μА, необходимо переделать в вольтметр. Какое добавочное сопротивление необходимо подключить к прибору?
3.62. Шкала миллиамперметра имеет 150 делений: одно деление соответствует 1 миллиамперу, сопротивление прибора 1 Ом. Каким сопротивлением должен обладать шунт, чтобы можно было измерять этим прибором ток в пределах от нуля до 15 А?
3.63. Определите, какое необходимо добавочное сопротивление к вольтметру на 3 В с сопротивлением 300 Ом, чтобы этим прибором можно было измерять напряжение до 120 В.
3.64. Сила тока в резисторе линейно нарастает за 4 с от 0 до 8 А. Определите количество теплоты, выделившееся в резисторе за первые 3 с. Сопротивление резистора R = 10 Ом.
3.65. Два проводника с сопротивлением 5 и 10 Ом параллельно включены в цепь. В первом проводнике выделилось 100 Дж теплоты. Сколько теплоты выделилось за такое же время во втором проводнике?
3.66. Сколько воды можно вскипятить затратив 300 Вт/ч электрической энергии? Начальная температура воды 10 º С.
3.67. ЭДС батареи 12 В, сила тока короткого замыкания 5 А. Какую наибольшую мощность может дать батарея во внешней цепи?
3.68. Два цилиндрических проводника одинаковой длины и одинакового сечения, один из меди, а другой из алюминия, соединены параллельно. Определите отношение мощностей токов этих проводников. Удельные сопротивления (см. табл.)
3.69. Сколько ватт потребляет нагреватель электрического чайника, если 1 л воды закипает через 4 мин? Каково сопротивление нагревателя, если напряжение в сети 220 В и начальная температура воды 10 º С? Потерями тепла пренебречь.
3.70. Электрический чайник имеет две обмотки. При включении одной из них вода в чайнике закипает через 5 мин, при включении другой – через 10 мин. Через сколько времени закипит вода в чайнике если включить обе обмотки: 1) последовательно, 2) параллельно?
3.71. Сколько ватт потребляет нагреватель электрического чайника, если 1 л воды закипает через 5 мин? Каково сопротивление нагревателя, если напряжение в сети 220 В? Начальная температура воды 13,5 º С. Потерями тепла пренебречь.
3.72. Мощность каждой из пяти одинаковых плиток равна 1 кВт при определенном напряжении. Какова мощность каждой из них и всех вместе, если они включены последовательно в сеть с этим напряжением?
3.73. От генератора, ЭДС которого равна 500 В, требуется передать на расстояние 5 км мощность 100 кВт. Определите потери мощности в сети, если диаметр проводов равен 1,6 см и удельное сопротивление проводов равно ρ = 2,8∙10-8 Ом∙м.
3.74. От генератора, ЭДС которого равна 500 В, требуется передать на расстояние 2,5 км мощность 10 кВт. Определите потери мощности в сети, если диаметр подводящих проводов равен 1,5 см и удельное сопротивление ρ = 1,7∙10-8 Ом∙м.
3.75. Элемент, имеющий ЭДС 6 В и внутреннее сопротивление r = 1 Ом, замкнут на внешнее сопротивление R = 9 Ом. Определите ток в цепи, падение напряжения внутри элемента. Определите также с каким КПД работает элемент.
3.76. ЭДС батареи 12 В. При силе тока 4 А КПД батареи равен 0,6. Определите внутреннее сопротивление батареи.
3.77. ЭДС батареи 20 В. Сопротивление внешней цепи 2 Ом, сила тока 4 А. С каким КПД работает батарея? При каком значении внешнего сопротивления КПД будет равен 99 %?
3.78. Определите: 1) общую мощность, 2) полезную мощность, 3) КПД генератора ЭДС которого 240 В, если внешнее сопротивление равно 46 Ом и сопротивление генератора 2 Ом.
3.79. Электродвигатель мощностью 1,2 кВт подключен к сети с напряжением U = 220 В. Коэффициент полезного действия η = 0,75. Определите силу тока, потребляемую двигателем и сопротивление его обмоток.
3.80. Какой длины нужно взять никелевую проволоку сечением S = 0,1 мм2 для устройства кипятильника, в котором за время t = 1 мин можно вскипятить воду объемом 1 л, взятую при температуре t = 10 ºС? Напряжение в сети 220 В, КПД кипятильника η = 93 %, удельная теплоемкость воды с = 4,2∙103 Дж/(кг∙К).
3.81. Сколько времени потребуется для нагревания воды массой 1 кг от начальной температуры 10 ºС до кипячения в электрическом нагревателе мощностью 1 кВт, если его КПД равен 90 %? Какова сила тока в электрической спирали нагревателя при напряжении 220 В?
3.82. Сколько времени потребуется для нагревания воды массой 2 кг от начальной температуры 10 ºС до кипячения в электрическом чайнике с нагревателем мощностью 1,2 кВт, если КПД равен 90 %? Какова сила тока в электрической спирали, если напряжение равно 220 В?
3.83. Какое количество электрической энергии нужно израсходовать, чтобы при электролизе раствора AgNO3 выделилось 500 мг серебра? Разность потенциалов на электродах равна 4 В. Масса атома серебра 108 кг/кг∙атом. Серебро одновалентно.
3.84. При получении алюминия электролизом раствора Al2O3 в расплавленном криолите пропускали ток 2∙104 А при разности потенциалов на электродах 5 В. Время электролиза 150 ч. Сколько электрической энергии было затрачено?
3.85. За какое время при электролизе водного раствора хлорной меди (CuCl2) на катоде выделилось 4,74 г меди при силе тока 2 А?
3.86. При электролизе медного купороса за 1 ч выделилось 0,5 г меди. Площадь электродов, опущенных в электролит, равна 75 см2. Определите плотность тока.
3.87. Никелирование металлической детали с поверхностью S = 150 см2 продолжалось 6 ч при силе постоянного тока I = 0,2 А. Определите толщину h покрытия, если валентность никеля равна 2.
3.88. Две батареи (E1 = 10 В, r1 = 1 Ом; E2 = 8 В, r2 = 2 Ом) подключены к внешнему резистору с R = 6 Ом (рис. 3.4.). Определите силу тока в батареях и реостате.
Рис. 3.4.
3.89. Два источника тока (E1 = 8 В, r1 = 2 Ом; E2 = 6 В, r2 = 1,5 Ом) подключены к внешнему сопротивлению R = 10 Ом (рис. 3.4.). Определите силу тока,
текущую через сопротивление R и падение напряжения на этом сопротивление.
3.90. Две батареи (E1 = 8 В, r1 = 1 Ом; E2 = 4 В, r2 = 0,5 Ом) подключены к внешнему сопротивлению R = 50 Ом (рис. 3.4.). Определить силу токов на всех участках цепи.
3.91. Две батареи (E1 = 14 В, r1 = 2 Ом; E2 = 6 В, r2 = 4 Ом) подключены к внешнему сопротивлению R = 10 Ом. (рис. 3.4.). Определите силу токов на всех участках цепи.
3.92. Две батареи (E1 = 2,2 В, r1 = 0,6 Ом; E2 = 1,4 В, r2 = 0,4 Ом) подключены к внешнему сопротивлению R = 4 Ом (рис. 3.4.). Определите силу тока текущую через это сопротивление и падения напряжения.
3.93. Два источника тока с ЭДС Е1 = 2 В и Е2 = 1,5 В и внутренним сопротивлением r1 = 0,5 Ом и r2 = 0,4 Ом включены параллельно сопротивлению R = 2 Ом. Определите силу тока на всех участках цепи.
3.94. В схеме (рис. 3.5.) Е1 = 11 В, Е2 = 22 В, R1 = R2 = 10 Ом, R3 = 50 Ом. Определите силу тока текущую через сопротивление R1.
Рис. 3.5.