ПРАКТИКУМ З ФІЗИКИ
|
4.2. Приклади розв’язання задач: Задача 1. Два точкових заряди 1,8 ·10-8 Кл і 1,2 ·10-8 Кл знаходяться у повітрі на відстані 10 см один від одного. Визначити напруженість поля в точці А, яка знаходиться посередині прямої, що з’єднує ці заряди. Розв’язання. Напруженість поля, яке створюється зарядами q1 і q2 в деякій точці простору А, дорівнює векторній сумі напруженостей полів, створених кожним з цих зарядів окремо Як можна побачити з рис. 2, вектор E у точці А направлений праворуч, а E – ліворуч вздовж однієї прямої, тому можна перейти від векторної суми до алгебраїчноїEA = E1 - E2 Модуль напруженості поля, створеного точковим зарядом q, визначається за формулою де r – відстань від заряду до точки, де визначається напруженість, томуВідповідь: Задача 2. Дві однаково заряджені кульки, що підвішені на нитках однакової довжини, опускають у гас. Якою має бути густина матеріалу кульок, щоб кут розходження в повітрі і в гасі був однаковий? Густина гасу 800 кг/м 3, діелектрична проникність гасу
Рис. 3 Розв’язання: На кульку, що знаходиться у повітрі у відхиленому стані, діють три сили: сила тяжіння , де V – об’єм кульки; сила електричного відштовхування між кульками, розміщеними на відстані r; і сила натягу нитки (Рис.2а). Умовою рівноваги кульки в повітрі є рівність рівнодіючої сил і силі натягу нитки . Запишемо умову рівноваги кульки в повітрі під дією прикладених сил в векторній форміЗапишемо це рівняння в проекціях на вибрані напрямки осей Х і У :![]() Враховуючи, що Кут відхилення кульки від положення рівноваги залежить від співвідношення сил F і mq :
Тоді умова рівноваги кульки у гасі в векторній формі буде: Це рівняння в проекціях на осі Х і У запишеться як: Тоді За умовою кути відхилення a 1 і a 2 повинні бути однакові. На основі цього можна записати:Тоді Задача 3. У двох протилежних вершинах квадрата з стороною 30 см знаходяться заряди 2× 10-7 Кл. Визначити напруженість і потенціал електричного поля в двох інших вершинах квадрата.q = 2× 10-7 Кла= 30 см=0,3 мЕ –? j –? Рис. 4 Розв’язання: Обидва заряди створюють у двох інших вершинах квадрата однакову напруженість:Результуюча напруженість поля, створеного обома зарядами, дорівнює векторній сумі цих напруженостей: Обидва заряди створюють у цих вершинах квадрата однакові потенціали: Потенціал результуючого поля дорівнює алгебраїчній сумі цих потенціалів: Відповідь :![]() Задача 4. Визначити роботу, яка виконується при перенесенні точкового заряда в 2× 10-8 Кл з безкрайності в точку В, що знаходиться на відстані 1 см від поверхні кулі радіусом 1 см з поверхневою густиною заряду 10 -9 Кл/см2q=2× 10-8 Kл r1 =10-2мr2= 10-2 мs =10-5 Кл/м2А¥ ® в– ?Розв’язання: Куля створює поле, в якому рухається точковий заряд із безкрайності в точку В, що знаходиться на відстані де j ¥ і j В – потенціали початкової та кінцевої точок поля. ![]() Потенціал поля, створеного кулею на відстані R від неї,де Після підстановки значення j одержимо:Відповідь : А = 1,1× 10-4 Дж
Задача 5. Конденсатори ємністю 0.5 мкФ, 1.5 мкФ і 3 мкФ з’єднано послідовно і ввімкнено в коло з напругою 120 В. Яка буде напруга на кожному з конденсаторів? Визначити загальну ємність і заряд всієї батареї
С1 = 0,5 мкФ С2 = 1,5 мкФ С3 = 3 мкФ U =120 В U1–? U2–? U3–? U–? q–? C–? Розв’язання: При послідовному з’єднанні конденсаторів різниця потенціалів на затискувачах батареї 120 В розподіляється між окремими конденсаторами: U=U1+U2+U3. Заряди ж на всіх пластинах конденсаторів мають бути однаковими, оскільки загальна сума позитивних і негативних зарядів на з’єднаних між собою пластинах має дорівнювати нулю ![]() З другого боку Заряд батареї конденсаторів і кожного конденсатора окремо: Напруги на кожному з конденсаторів дорівнюють відповідно: Відповідь: |
© 2004 Академя гражданской защиты Украины