Электростатика

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

Архангельский государственный технический университет

Котласский филиал

Заочное отделение

Контрольная работа

по дисциплине «Физика»

Тема «Электростатика»

Выполнил студент Капориков Н.П.,

Специальность "Автомобили и автомобильное хозяйство"

Курс 2

Проверил: Кудрявцев А. В.

Котлас,

2008

Задача № 10

В вершинах квадрата (рис. 1) расположены одинаковые отрицательные заряды каждый. Какой положительный заряд нужно поместить в центр квадрата, чтобы сила взаимного отталкивания отрицательных зарядов была уравновешена силой притяжения положительного заряда?

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1

Решение

Рассмотрим действие сил со стороны зарядов на заряд .

Т. к. заряды - одноименные, данные силы - силы отталкивания.

- сила, действующая со стороны 1-го заряда на 4-ый;

- сила, действующая со стороны 3-го заряда на 4-ый.

= , т. к. заряды и расположены на одинаковом расстоянии от , равном стороне квадрата.

- сила, действующая со стороны 2-го заряда на 4-ый.

, т. к. заряды и находятся на расстоянии, равном диагонали квадрата.

Результирующая сила отталкивания:

Модуль сил определим законом Кулона:

Модуль равнодействующей силы отталкивания:

Сила и сложим по правилу параллелограмма:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. а) и б)

Модуль силы найдем по теореме Пифагора:

т. к.

Силы и сонаправлены

Для того чтобы сила отталкивания уравновесила силу притяжения, в центр квадрата можно поместить заряд .

По закону Кулона:

где:

расстояние между зарядами и , равное половине диагонали квадрата.

Учитывая, что

Ответ:

Задача № 20

Две бесконечные пластины (рис. 2), расположенные под прямым углом друг к другу, несут равномерно распределённые по площади заряды с поверхностными плотностями и . Определить напряжённость поля, создаваемого пластинами.

Размещено на http://www.allbest.ru/

рис. 2

Размещено на http://www.allbest.ru/

рис. 3

Поля создаваемые пластинами - однородные

(по принципу суперпозиции и теореме Пифагора).

По теореме Гаусса - Остроградского напряженность поля плоскости рассчитывается по формуле:

, откуда

Действия с единицами:

Ответ:

Задача № 30

Какое ускорение сообщает электрическое поле Земли, напряжённость которого заряженной пылинке с , имеющей массу 1 грамм?

Т. к. со стороны Земли на пылинку действует электрическая сила > эта сила сообщает пылинке ускорение.

Используя закон Ньютона

Действия с единицами:

Ответ:

Задача № 60

Два конденсатора (рис. 4) электроёмкостями и последовательно подсоединены к источнику тока с ЭДС . Какая разность потенциалов установится на обкладках конденсаторов, если их отключить от источника и соединить параллельно (рис. 5)? Найти общий заряд батареи конденсаторов и заряд на обкладках каждого конденсатора в двух случаях.

Соединение последовательное

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 4

Общая емкость батареи конденсаторов при последовательном соединении:

напряженность поле ускорение заряд батарея

Заряды

Если конденсаторы отключить от источника и соединить параллельно:

то при отключении от источника

заряд сохраняется >

Общая емкость при параллельном соединении

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 5

Действия с единицами:

Ответ:

Задача № 70

Батарея состоит из пяти последовательно соединенных элементов (рис. 6). Каждый элемент имеет ЭДС и внутреннее сопротивление . При какой нагрузке полезная мощность батареи будет максимальной? Какова при этом величина тока в нагрузке? Какую полезную мощность даёт в это время батарея?

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 6

При последовательном соединении источников:

Условие максимальной мощности:

Полезная мощность батареи: , используя закон Ома для всей цепи:

, если

Используя закон Ома для всей цепи, рассчитаем ток в нагрузке:

Полезная мощность батареи:

Действия с единицами:

Ответ:

Размещено на Allbest.ru