To identiske kondensatorer er koblet i serie og koblet. Oppgaver fra eksamen i elektrostatikk med løsninger

6. november C4. Elektrostatikk.

C4_1. Et støvkorn med masseog lade, flyr inn elektrisk felt vertikal høykondensator på et punkt plassert midt mellom platene (se figur, ovenfra).

Hva bør være minimumshastigheten som en støvpartikkel flyr inn i kondensatoren slik at den kan fly gjennom den? Lengden på kondensatorplatene er 10 cm, avstanden mellom platene er 1 cm, spenningen over kondensatorplatene er 5000 V. Systemet er i vakuum.

C 4_2. Liten ball med ladningog veier 3 g, suspendert på en vektløs tråd med en elastisitetskoeffisient på 100 N/m, er plassert mellom de vertikale platene til en flat luftkondensator. Avstanden mellom kondensatorplatene er 5 cm Hva er potensialforskjellen mellom kondensatorplatene hvis glødetrådsforlengelsen er 0,5 mm?

C 4_3. parallelt med platene (se figur), avstanden mellom dissed .

Ved hvilken vinkel vil elektronhastighetsvektoren avvike fra startretningen når den forlater kondensatoren, hvis kondensatoren er ladet til en potensialforskjell? Innsatslengde. Overse effekten av tyngdekraften på elektronet.

C 4_4. Et elektron flyr inn i en flat kondensator med en hastighetparallelt med platene (se figur, ovenfra), avstanden mellom dissed .

Hva er potensialforskjellen mellom kondensatorplatene, hvis elektronhastighetsvektoren avviker fra den opprinnelige retningen med en vinkel når den flyr ut av kondensatoren? Innsatslengde.

C 4_5. Hul kulemassemed ladningbeveger seg i et jevnt horisontalt elektrisk felt fra hvile. Ballens bane danner en vinkel med vertikalen. Hva er spenningsmodulen elektrisk felt E ?

C 4_6. En hul ladet massekulebeveger seg i et jevnt horisontalt elektrisk felt fra hvile. Elektrisk feltstyrkemodul. Ballens bane danner en vinkel med vertikalen. Hva er ladningen til ballenq ?

C 4_7. Et elektron flyr inn i rommet mellom to motsatt ladede plater av en flat kondensator med en hastighetv o ( v o << с) параллельно пластинам (см. рисунок). Расстояние между пластинами d, длина пластин L (L >> d), potensialforskjell mellom platene Δφ. Bestem tangenten til vinkelen som elektronet vil avvike med etter å ha forlatt kondensatoren.

C 4_8. To punktavgifterOg, plassert på avstandfra hverandre, tiltrekke seg med kraft. Summen av anklagene er. Hva er modulene til disse ladningene? Avrund svaret til nærmeste tiendedel av en mikrocoulomb.

C 4_9.

C 4 nr. 3689. To like luftkondensator koblet i serie og koblet til kilden konstant spenning. Så ble en av dem, uten å knekke kjedet, senket ned i olje med permittivitet . Hvordan og hvor mange ganger vil energien til den andre kondensatoren, som forble ikke nedsenket i olje, endre seg i dette tilfellet?C 4 nr. 3689. To identiske luftkondensatorer er koblet i serie og koblet til en konstant spenningskilde. Så ble en av dem, uten å bryte kretsen, senket ned i olje med en permittivitet. Hvordan og hvor mange ganger vil energien til den andre kondensatoren, som forble ikke nedsenket i olje, endre seg i dette tilfellet?

C 4 nr. 4218. Inne i en uladet metallkule med radius r 1 = 40 cm er det to sfæriske hulrom med radierplassert på en slik måte at overflatene deres nesten berører midten av ballen. En ladning plasseres i midten av ett hulromnC, og deretter i midten en annen - ladningnC (se figur). Finn modulen og retningen til spenningsvektorenelektrostatisk felt i et punktligger på avstand= 1 m fra midten av ballen på vinkelrett på segmentet som forbinder sentrum av hulrommene.

Løsning.

Mulig løsning

I elektrostatikk anses det at det ikke er noe elektrisk felt inne i metallet, siden ellers ville de frie ladningene inne i metallet bevege seg. Derfor, når du legger en ladningladning induseres i det første hulrommet på veggeneog i henhold til superposisjonsprinsippet er det totale feltet til disse to ladningene i metallet til ballen lik null. I henhold til loven om bevaring av elektrisk ladning og på grunn av ballens elektronøytralitet, er overskuddsladningen lik. Den forskyves til overflaten av ballen og fordeles jevnt over den, siden ladningene inne i metallet ikke skaper et felt og ikke påvirker fordelingen av ladninger på overflaten av ballen.

1 Et elektron som flyr horisontalt med en hastighet = 1500 km/s fløy inn i et jevnt elektrisk felt med intensitet E= 100 V/cm rettet vertikalt oppover. Hva vil være størrelsen og retningen til elektronets hastighet gjennom t= 10 -9 s?

2 To identiske flate luftkondensatorer er koblet i serie og koblet til en elektrisk strømkilde med konstant EMF. Inne i en av dem introduseres et dielektrikum med permittivitet =4. Dielektrikumet fyller hele rommet mellom platene til kondensatoren. Hvordan og hvor mange ganger vil den elektriske feltstyrken i denne kondensatoren endre seg?

3 På platene til en flat luftkondensator med et plateområde S \u003d 150 cm 2 er en ladning q = 510 -8 Cl. Hva er kraften til gjensidig tiltrekning mellom platene og volumenergitettheten til kondensatorfeltet?

4 I løpet av tiden τ = 10 C med jevnt økende strømstyrke fra null til et visst maksimum i en leder med motstand R\u003d 25 Ohm mengden varme som frigjøres Q= 40 kJ. Bestem gjennomsnittsstrømmen<Jeg> i utforskeren.

5 I dirigenten for tiden τ = 10 s med jevn økning i strømstyrke fra Jeg 1 = 1,5 A opp til Jeg 2 \u003d 3 En mengde varme som frigjøres Q= 15 kJ. Finn motstand R dirigent.

6 I en kobberleder av lengde l = 1,5 m og tverrsnittsareal S\u003d 0,4 mm 2 strøm flyter. I dette tilfellet frigjøres mengden varme hvert sekund Q\u003d 0,35 J. Hvor mange elektroner passerer på 1 s gjennom tverrsnittet til denne lederen?

7 Inne i den lange solenoiden, vinkelrett på dens akse, er det en leder av lengde l\u003d 5 cm, som strømmen går gjennom Jeg 1 \u003d 10 A. Hvilken kraft virker på lederen hvis solenoiden har n\u003d 25 svinger per centimeter lengde og en strøm flyter gjennom viklingen med en kraft Jeg 2 \u003d 5 A?

8 I et jevnt magnetfelt med induksjon B \u003d 0,1 T, en flattrådspole er lokalisert, hvilket område S \u003d 10 3 cm 2, og motstanden R \u003d 2 Ohm, slik at planet danner en vinkel = 40 med induksjonsledninger. Spolen er lukket til galvanometeret. I hvilken vinkel ble spolen snudd hvis den totale ladningen strømmet gjennom galvanometeret når spolen ble snudd q\u003d 7,510 -5 Cl.

9 Strømkilden er lukket til spolen med motstand R= 58 Ohm. Gjennom tid t= 0,1 s har strømmen i spolen nådd 96 % av maksimalverdien. Bestem induktansen til spolen.

10 Oscillasjonskretsen består av en flat kondensator og en induktor L= 5 mH. Avstand mellom kondensatorplater d= 3 mm, plateareal S\u003d 2,5 cm 2 hver, dielektrisk - glimmer ( 1 \u003d 6,0). Med hvor mange hertz vil oscillasjonsfrekvensen i kretsen endres hvis vi erstatter dielektrikumet i kondensatoren med parafin ( 2 = 2,0)?

Alternativ 8

1 Tre identiske punktavgifter q 1 =q 2 =q 3 \u003d 2 nC er plassert ved toppunktene til en likesidet trekant med sider en\u003d 10 cm. Bestem modulen og retningen til kraften som virker på en av ladningene fra de to andre.

2 To kapasitans kondensatorer MED 1 = 3 uF og MED 2 = 5 uF koblet i serie og koblet til en likespenningskilde U = 12 V. Bestem ladningen til hver kondensator og potensialforskjellen mellom platene

3 Finn tiltrekningskraften F mellom platene til en flat kondensator, hvis arealet til hver plate S \u003d 100 cm 2, avstanden mellom dem d = 3 mm, permittiviteten til mediet mellom platene ε = 3,5. Kondensatoren er koblet til en konstant spenningskilde U = 250 V.

4 To kilder med forskjellig EMF ( 1 \u003d 1,0 V,  2 \u003d 2 V) og indre motstander (r 1 = 0,5 ohm og r 2 = 0,1 ohm) koblet parallelt med ekstern motstand R. Bestem verdien av denne motstanden hvis amperemeteret som er inkludert i kretsen til det første elementet viser 1,5 A. Amperemetermotstand R EN= 0,05 ohm.

5 Ved ledermotstand R\u003d 10 ohm, en jevnt økende strøm flyter. I løpet av τ = 8 s mengden varme som frigjøres i lederen Q= 2500 J. Finn ladningen q, passerer i lederen i løpet av denne tiden, hvis strømstyrken i det første øyeblikket Jeg 0 =0.

6 Mellom platene til en flat kondensator med et område S\u003d 250 cm 2 hver er V= 0,5 l hydrogen. Ionekonsentrasjon i gass n\u003d 5,310 7 cm -3. Hvilken spenning U må påføres platene til en kondensator for å oppnå en strøm med en kraft Jeg\u003d 2,5 μA? Mobilitet av positive hydrogenioner b+ \u003d 5,410 -4 m 2 / Vs, negativ b- \u003d 7,410 -4 m 2 / Vs.

7 Hvordan skal en rett aluminiumsleder plasseres i et jevnt magnetfelt med induksjon I\u003d 0,04 T og hvilken strømstyrke som skal passere gjennom den slik at den er i balanse. Lederradius R = 1 mm.

8 Firkantet ramme av kobbertråd S\u003d 25 cm 2 er plassert i et magnetisk felt med induksjon B\u003d 0,1 T. Rammeplanet er vinkelrett på feltlinjene. Hvor mye elektrisitet vil passere gjennom konturen av rammen når magnetfeltet forsvinner? Tverrsnittsareal av kobbertråd S 0 \u003d 1 mm 2.

9 I elektrisk krets som inneholder en induktansspole L= 2,5 H og en strømkilde. Uten å bryte kretsen ble strømkilden slått av. Gjennom tid t= 5 ms vil strømmen i spolen reduseres til 0,001 av den opprinnelige verdien. Bestem motstanden til spolen.

10 Kondensator MED= 500 pF koblet parallelt med en spole av lengde l= 30 cm og tverrsnitt S\u003d 4,5 cm 2 som inneholder N= 1000 omdreininger. Kjernen er ikke-magnetisk. Finn frekvens kontursvingninger.

18.20 . To kondensatorer, beregnet for en maksimal spenning på 300 V hver, men med forskjellige kapasitanser på 500 og 300 pF, er koblet i serie. Hva er den maksimale spenningen som kan påføres en slik sammensatt kondensator?

18.21 . Tre kondensatorer med kapasitanser på 1, 2 og 3 uF er koblet i serie og koblet til en spenningskilde med en EMF på 220 V. Bestem ladningen til hver kondensator (i µC).

18.22 . To identiske flate luftkondensatorer er koblet i serie og koblet til en spenningskilde. Når en av kondensatorene ble nedsenket i et flytende dielektrikum, økte ladningene på kondensatorplatene 1,5 ganger. Finn permittiviteten til dielektrikumet.

18.23 . Inne i en flat kondensator, parallelt med platene, er en dielektrisk plate plassert, arealet som er lik arealet til platene, og tykkelsen er halvparten av avstanden mellom dem. Med hvor mange prosent vil kapasitansen til kondensatoren øke hvis permittiviteten til platen er 4?

18.24 . Hva bør være kapasitansen (i pF) til kondensatoren som må kobles i serie med 800 pF kondensatoren for å lage en 160 pF kondensatorbank?

18.25 . Flat kondensator med en kapasitet på 20 pF er koblet i serie med samme kondensator, men fylt med et dielektrikum med en permittivitet på 3. Finn kapasitansen (i pF) til et slikt batteri.

18.26 . En luftflatkondensator med en kapasitet på 5 μF er fylt med et flytende dielektrikum med en permittivitet på 6. Hvilken kondensator (i μF) må kobles i serie med den gitte slik at et slikt batteri igjen får en kapasitet på 5 μF?

18.27 . To kondensatorer, hvis kapasitans er 2 og 4 mikrofarad, er koblet i serie og koblet til en spenningskilde med en EMF på 75 V. Finn potensialforskjellen over den større kondensatoren.

18.28 . To identiske flate luftkondensatorer er koblet i serie og koblet til en spenningskilde. Et dielektrikum (ε = 3) er introdusert inne i en av dem, og fyller hele rommet mellom platene. Hvor mange ganger vil feltstyrken avta i denne kondensatoren?

18.29 . To identiske luftkondensatorer er koblet i serie og koblet til en konstant spenningskilde. I en av dem er avstanden mellom platene tredoblet. Hvor mange ganger vil feltstyrken avta i denne kondensatoren?

18.30 . To identiske luftkondensatorer er koblet i serie og koblet til en konstant spenningskilde. I en av dem reduseres avstanden mellom platene med en faktor på tre, og i den andre tredobles avstanden mellom platene. Hvor mange ganger vil spenningen på den andre kondensatoren synke?

18.31 . En flat kondensator med en kapasitet på 5 pF med en avstand mellom platene på 2 mm er koblet til en spenningskilde med en EMF på 2 V. En flat metallplate 1 mm tykk settes parallelt med dem inn i rommet mellom platene slik at at den dekker helt hulrommet inne i kondensatoren. Bestem mengden ladning (i pC) som vil passere gjennom kilden når platen settes inn.