Două condensatoare plate cu o capacitate de fiecare. Sarcini de la examen la electrostatică cu soluții

6 noiembrie C4.Electrostatică.

C4_1. Un fir de praf cu o masăsi incarca, zboară în câmp electric condensator vertical înalt într-un punct situat la mijloc între plăcile sale (vezi figura, vedere de sus).

Care ar trebui să fie viteza minimă cu care o particule de praf zboară în condensator pentru a putea zbura prin el? Lungimea plăcilor condensatorului este de 10 cm, distanța dintre plăci este de 1 cm, tensiunea pe plăcile condensatorului este de 5.000 V. Sistemul este în vid.

C 4_2. Minge mică cu încărcaresi cu o greutate de 3 g, suspendat pe un fir imponderabil cu un coeficient de elasticitate de 100 N/m, este situat intre placile verticale ale unui condensator de aer plat. Distanța dintre plăcile condensatorului este de 5 cm.Care este diferența de potențial dintre plăcile condensatorului dacă lungimea filamentului este de 0,5 mm?

C 4_3. paralel cu plăcile (vezi figura), distanța dintre cared .

În ce unghi se va abate vectorul viteză a electronului de la direcția inițială la părăsirea condensatorului, dacă condensatorul este încărcat la o diferență de potențial? Lungimea inserției. Neglijați efectul gravitației asupra electronului.

C 4_4. Un electron zboară într-un condensator plat cu o vitezăparalel cu plăcile (vezi figura, vedere de sus), distanța dintre cared .

Care este diferența de potențial dintre plăcile condensatorului, dacă, atunci când zboară din condensator, vectorul viteză a electronului se abate de la direcția inițială cu un unghi? Lungimea inserției.

C 4_5. Masa bilă goalăcu taxase deplasează într-un câmp electric orizontal uniform din repaus. Traiectoria mingii formează un unghi cu verticala. Care este modulul de tensiune câmp electric E ?

C 4_6. O bilă încărcată goală de masăse deplasează într-un câmp electric orizontal uniform din repaus. Modulul de intensitate a câmpului electric. Traiectoria mingii formează un unghi cu verticala. Care este sarcina mingiiq ?

C 4_7. Un electron zboară în spațiul dintre două plăci încărcate opus ale unui condensator plat cu o vitezăv o ( v o << с) параллельно пластинам (см. рисунок). Расстояние между пластинами d, длина пластин L (L >> d), diferența de potențial dintre plăci Δφ. Determinați tangenta unghiului cu care electronul se va abate după părăsirea condensatorului.

C 4_8. Două taxe punctualeși, situat la distantaunul de altul, atrageți-vă cu forță. Suma taxelor este. Care sunt modulele acestor taxe? Rotunjiți răspunsul la cea mai apropiată zecime de microcoulomb.

C 4_9.

C 4 nr. 3689. Două identice condensator de aer conectat în serie și conectat la sursă tensiune constantă. Apoi unul dintre ei, fără a rupe lanțul, a fost coborât în ​​ulei cu permisivitatea . Cum și de câte ori se va schimba în acest caz energia celui de-al doilea condensator, care nu a rămas scufundat în ulei?C 4 nr. 3689. Două condensatoare de aer identice sunt conectate în serie și conectate la o sursă de tensiune constantă. Apoi unul dintre ei, fără a întrerupe circuitul, a fost coborât în ​​ulei cu o permitivitate. Cum și de câte ori se va schimba în acest caz energia celui de-al doilea condensator, care nu a rămas scufundat în ulei?

C 4 nr. 4218. În interiorul unei sfere metalice neîncărcate de raza r 1 = 40 cm sunt două cavități sferice cu razesituate în așa fel încât suprafețele lor aproape să se atingă în centrul mingii. O încărcătură este plasată în centrul unei cavităținC, iar apoi în centru altul - taxanC (vezi figura). Aflați modulul și direcția vectorului de strescâmp electrostatic într-un punctsituat la distanta= 1 m de centrul mingii pe perpendiculară pe segmentul care leagă centrele cavităților.

Soluţie.

Soluție posibilă

În electrostatică, se consideră că în interiorul metalului nu există câmp electric, deoarece altfel încărcăturile libere din interiorul metalului s-ar deplasa. Prin urmare, atunci când plasați o încărcaresarcina este indusa in prima cavitate de pe peretii acesteiaiar conform principiului suprapunerii, câmpul total al acestor două sarcini în metalul bilei este egal cu zero. Conform legii conservării sarcinii electrice și datorită electroneutralității mingii, sarcina în exces este egală cu. Este deplasat pe suprafața mingii și distribuit uniform peste ea, deoarece încărcăturile din interiorul metalului nu creează un câmp și nu afectează distribuția sarcinilor pe suprafața mingii.

1 Un electron care zboară orizontal cu o viteză = 1500 km/s a zburat într-un câmp electric uniform cu intensitate E= 100 V/cm îndreptată vertical în sus. Care va fi mărimea și direcția vitezei electronului t= 10 -9 s?

2 Două condensatoare de aer plat identice sunt conectate în serie și conectate la o sursă de curent electric cu EMF constantă. În interiorul unuia dintre ele se introduce un dielectric cu o permitivitate =4. Dielectricul umple întregul spațiu dintre plăcile condensatorului. De câte ori și de câte ori se va schimba intensitatea câmpului electric din acest condensator?

3 Pe plăcile unui condensator de aer plat cu o zonă de placă S \u003d 150 cm 2 este o taxă q = 510 -8 Cl. Care este forța de atracție reciprocă dintre plăci și densitatea de energie în volum a câmpului condensatorului?

4 În timpul τ = 10 C cu o intensitate a curentului care crește uniform de la zero la un anumit maxim într-un conductor cu rezistență R\u003d 25 Ohm cantitatea de căldură eliberată Q= 40 kJ. Determinați curentul mediu<eu> în explorator.

5 În dirijor pe vremea aceea τ = 10 s cu o creștere uniformă a intensității curentului de la eu 1 = 1,5 A până la eu 2 \u003d 3 O cantitate de căldură eliberată Q= 15 kJ. Găsiți rezistență R conductor.

6 Într-un conductor de cupru de lungime l = 1,5 m și aria secțiunii transversale S\u003d curge de curent de 0,4 mm 2. În acest caz, cantitatea de căldură este eliberată în fiecare secundă Q\u003d 0,35 J. Câți electroni trec în 1 s prin secțiunea transversală a acestui conductor?

7 În interiorul solenoidului lung, perpendicular pe axa acestuia, există un conductor de lungime l\u003d 5 cm, prin care trece curentul eu 1 \u003d 10 A. Ce forță acționează asupra conductorului dacă solenoidul are n\u003d 25 de spire pe centimetru de lungime și un curent curge prin înfășurarea sa cu o forță eu 2 \u003d 5 A?

8 Într-un câmp magnetic uniform cu inducție B \u003d 0,1 T, este situată o bobină de sârmă plată, zona căreia S \u003d 10 3 cm 2 și rezistența R \u003d 2 Ohm, astfel încât planul său să facă un unghi = 40 cu linii de inducție. Bobina este închisă la galvanometru. În ce unghi a fost rotită bobina dacă sarcina totală a trecut prin galvanometru atunci când bobina a fost rotită q\u003d 7,510 -5 Cl.

9 Sursa de curent este închisă la bobină cu rezistență R= 58 ohmi. De-a lungul timpului t= 0,1 s curentul din bobină a atins 96% din valoarea maximă. Determinați inductanța bobinei.

10 Circuitul oscilator este format dintr-un condensator plat și un inductor L= 5 mH. Distanța dintre plăcile condensatorului d= 3 mm, suprafața plăcii S\u003d 2,5 cm 2 fiecare, dielectric - mica ( 1 \u003d 6,0). Cu câți herți se va modifica frecvența de oscilație în circuit dacă înlocuim dielectricul din condensator cu parafină ( 2 = 2,0)?

Opțiunea 8

1 Trei sarcini punctiforme identice q 1 =q 2 =q 3 \u003d 2 nC sunt situate la vârfurile unui triunghi echilateral cu laturi A\u003d 10 cm. Determinați modulul și direcția forței care acționează asupra uneia dintre sarcinile celorlalte două.

2 Două condensatoare de capacitate DIN 1 = 3 uF și DIN 2 = 5 uF conectat în serie și conectat la o sursă de tensiune DC U \u003d 12 V. Determinați sarcina fiecărui condensator și diferența de potențial dintre plăcile sale

3 Găsiți forța de atracție Fîntre plăcile unui condensator plat, dacă aria fiecărei plăci S \u003d 100 cm 2, distanța dintre ele d = 3 mm, permitivitatea mediului între plăci ε = 3,5. Condensatorul este conectat la o sursă de tensiune constantă U = 250 V.

4 Două surse cu EMF diferite ( 1 \u003d 1,0 V,  2 \u003d 2 V) și rezistențe interne (r 1 = 0,5 ohmi și r 2 = 0,1 ohm) conectat în paralel cu rezistența externă R. Determinați valoarea acestei rezistențe dacă ampermetrul inclus în circuitul primului element arată 1,5 A. Rezistența ampermetrului R DAR= 0,05 ohmi.

5 Prin rezistența conductorului R\u003d 10 ohmi, curge un curent în creștere uniformă. Pe parcursul τ = 8 s cantitatea de căldură degajată în conductor Q= 2500 J. Aflați sarcina q, trecând în conductor în acest timp, dacă puterea curentului la momentul inițial de timp eu 0 =0.

6 Între plăcile unui condensator plat cu o zonă S\u003d 250 cm 2 fiecare este V=0,5 l de hidrogen. Concentrația ionilor în gaz n\u003d 5,310 7 cm -3. Ce tensiune U trebuie aplicat pe plăcile unui condensator pentru a obține un curent cu o forță eu\u003d 2,5 μA? Mobilitatea ionilor pozitivi de hidrogen b+ \u003d 5,410 -4 m 2 / Vs, negativ b- \u003d 7,410 -4 m 2 / Vs.

7 Cum ar trebui plasat un conductor drept de aluminiu într-un câmp magnetic uniform cu inducție LA\u003d 0,04 T și ce putere de curent trebuie să treacă prin el, astfel încât să fie în echilibru. Raza conductorului R = 1 mm.

8 Cadru pătrat din sârmă de cupru S\u003d 25 cm 2 este plasat într-un câmp magnetic cu inducție B\u003d 0,1 T. Planul cadrului este perpendicular pe liniile câmpului. Câtă energie electrică va trece prin conturul cadrului când câmpul magnetic va dispărea? Aria secțiunii transversale a sârmei de cupru S 0 \u003d 1 mm 2.

9 LA circuit electric conţinând o bobină de inductanţă L= 2,5 H și o sursă de curent. Fără a întrerupe circuitul, sursa de curent a fost oprită. De-a lungul timpului t= 5 ms curentul din bobină va scădea la 0,001 din valoarea inițială. Determinați rezistența bobinei.

10 Condensator DIN= 500 pF conectat în paralel cu o bobină de lungime l= 30 cm și secțiune transversală S\u003d 4,5 cm 2 care conțin N= 1000 de spire. Miezul este nemagnetic. Găsiți frecvența oscilații de contur.

18.20 . Două condensatoare, evaluate pentru o tensiune maximă de 300 V fiecare, dar având capacități diferite de 500 și 300 pF, sunt conectate în serie. Care este tensiunea maximă care poate fi aplicată unui astfel de condensator compus?

18.21 . Trei condensatoare cu capacități de 1, 2 și 3 uF sunt conectate în serie și conectate la o sursă de tensiune cu un EMF de 220 V. Determinați sarcina fiecărui condensator (în µC).

18.22 . Două condensatoare de aer plat identice sunt conectate în serie și conectate la o sursă de tensiune. Când unul dintre condensatori a fost scufundat într-un dielectric lichid, încărcările de pe plăcile condensatorului au crescut de 1,5 ori. Aflați permisivitatea dielectricului.

18.23 . În interiorul unui condensator plat, paralel cu plăcile sale, este plasată o placă dielectrică, aria care este egală cu aria plăcilor, iar grosimea este jumătate din distanța dintre ele. Cu ce ​​procent va crește capacitatea condensatorului dacă permitivitatea plăcii este 4?

18.24 . Care ar trebui să fie capacitatea (în pF) a condensatorului care trebuie conectat în serie cu condensatorul de 800 pF pentru a face o bancă de condensatoare de 160 pF?

18.25 . Un condensator plat cu o capacitate de 20 pF este conectat în serie cu același condensator, dar umplut cu un dielectric cu o permitivitate de 3. Aflați capacitatea (în pF) a unei astfel de baterii.

18.26 . Un condensator plat de aer cu o capacitate de 5 μF este umplut cu un dielectric lichid cu o permitivitate de 6. Ce condensator (în μF) trebuie conectat în serie cu cel dat, astfel încât o astfel de baterie să aibă din nou o capacitate de 5 μF?

18.27 . Două condensatoare, ale căror capacități sunt de 2 și 4 microfaradi, sunt conectate în serie și conectate la o sursă de tensiune cu un EMF de 75 V. Găsiți diferența de potențial la condensatorul mai mare.

18.28 . Două condensatoare de aer plat identice sunt conectate în serie și conectate la o sursă de tensiune. În interiorul uneia dintre ele se introduce un dielectric (ε = 3), umplând întreg spațiul dintre plăci. De câte ori va scădea intensitatea câmpului în acest condensator?

18.29 . Două condensatoare de aer identice sunt conectate în serie și conectate la o sursă de tensiune constantă. Într-una dintre ele, distanța dintre plăci este triplată. De câte ori va scădea intensitatea câmpului în acest condensator?

18.30 . Două condensatoare de aer identice sunt conectate în serie și conectate la o sursă de tensiune constantă. Într-una dintre ele, distanța dintre plăci este redusă cu un factor de trei, iar în cealaltă, distanța dintre plăci este triplată. De câte ori va scădea tensiunea celui de-al doilea condensator?

18.31 . Un condensator plat cu o capacitate de 5 pF cu o distanță între plăci de 2 mm este conectat la o sursă de tensiune cu un EMF de 2 V. O placă metalică plată de 1 mm grosime este introdusă paralel cu acestea în spațiul dintre plăci, astfel încât că acoperă complet cavitatea din interiorul condensatorului. Determinați cantitatea de încărcare (în pC) care va trece prin sursă atunci când placa este introdusă.