ПРАКТИЧНЕ ЗАНЯТТЯ №3 (модуль 3)

Тема. Електростатичне поле в речовині. Конденсатори.

Структура практичного заняття

Аудиторна робота

Задача 1 (3.29 Трофімова Т.І.) Відстань між обкладками плоского конденсатора d = 1 мм. Після зарядки конденсатора до різниці потенціалів U = 700 В між обкладками вставили скляну пластинку (e = 7). Знайти: 1) діелектричну сприйнятливість æ скла; 2) поверхневу густину σ' зв’язаних зарядів на скляній пластинці.

Задача 2 (3.74 Трофімова Т.І.) Між пластинами плоского конденсатора паралельно обкладкам поміщено два шари діелектрика — парафін (e₁ = 2) товщиною d₁ = 0,5 мм і слюда (e₂ = 7) товщиною d₂ = 1 мм. Напруженість E₁ електростатичного поля в парафіні складає 700 кВ/м. Знайти: 1) напруженість E₂ поля в слюді;2) різницю потенціалів між пластинами конденсатора.

Задача 3 (3.115 Несмашний Є.О.) Плоский конденсатор складається з двох круглих плас­тин радіусом R = 10 см кожна. Відстань між пластинами 2 мм. Конденсатор приєднаний до джерела напруги U = 80 В. Визначити заряд Q та напруженість Е поля всередині конденсатора, коли він заповнений склом.

Задача 4 (3.92 Несмашний Є.О.) Коаксіальний електричний кабель складається з централь­ної жили і концентричної циліндричної оболонки, між якими знахо­диться діелектрик ε = 3,2. Знайти ємність С одиниці довжини такого кабелю, якщо радіус жили r = 1 см, а радіус оболонки R = 3,0 см.

Задача 5 (3.93 Несмашний Є.О.) Знайти ємність сферичного конденсатора, що складається з двох концентричних сфер радіусами r = 10 см і R = 10,5 см. Простір між сферами заповнений маслом. Який радіус R₀, повинна мати куля, занурена в масло, щоб мати таку ж ємність?

Задача 6 (3.98 Несмашний Є.О.) Пластини плоского конденсатора площею S = 0,01 м² кожна, притягуються одна до одної з силою F = 30 мН. Простір між пла­стинами заповнений слюдою. Знайти заряди, що знаходяться на пластинах, напруженість Е поля між пластинами і об'ємну густину енергії всередині конденсатора.

Задача 7 (3.43 Трофімова Т.І.) Плоский конденсатор з площею обкладок S= і відстанню між ними d= підключено до джерела постійної напруги U=. Знайти з якою силою F притягуються обкладки конденсатора, якщо діелектрична проникність середовища між ними дорівнює ε=.

Задача 8 (3.38 Трофімова Т.І.) Плоский повітряний конденсатор ємністю C₁ = 4 пФ заряджений до різниці потенціалів U₁ = 100 В. Після відключення конденсатора від джерела напруги відстань між обкладками конденсатора збільшили вдвічі. Знайти: 1) різницю потенціалів U₂ на обкладках конденсатора після їх розсунення; 2) роботу зовнішніх сил по розсуненню пластин.

Задача 9 (3.114Несмашний Є.О.) Два конденсатори ємностями С₁ = 5 мкФ і С₂ = 8 мкФ з'єднані послідовно і приєднані до батареї з е.р.с. у 80 В. Визначити заряд та різницю потенціалів на першому з конденсаторів.

Задача 10 (3.108 Несмашний Є.О.) Конденсатор ємністю С₁ = 600 пф зарядили до різниці потенціалів U₁ = 1,5 кВ і відключили від джерела напруги, Потім до нього паралельно приєднали незаряджений конденсатор ємніс­тю С₂ = 400 пф. Визначити енергію, витрачену на утворення іскри, що проскочила при з'єднанні конденсаторів.

Самостійна робота

Домашнє завдання

Тема наступного заняття «Постійний електричний струм»

Рекомендована література:

ОСНОВНІ ФІЗИЧНІ ЗАКОНОМІРНОСТІ І ФОРМУЛИ, ЩО ВИКОРИСТОВУЮТЬСЯ ПРИ РОЗВЯЗУВАННІ ЗАДАЧ З ТЕМИ

«ПОСТІЙНИЙ ЕЛЕКТРИЧНИЙ СТРУМ»

Сила електричного струму чисельно дорівнює зміні заряду, перенесеного че­рез поперечний переріз провідника, залежно від часу

. (1)

Силу постійного струму визначають із співвідношення

. (2)

Густину струму вимірюють відношенням сили струму до площі поперечного перерізу провідника

. (3)

Закон Ома для ділянки електричного кола

, (4)

де — різниця потенціалів на кінцях ділянки; — опір цієї ділянки.

Опір циліндричного провідника довжиною та площею поперечного перерізу

, (5)

де — питомий опір.

Питомий опір провідника залежить від його температури

, (6)

де — питомий опір при 0 °С; — температурний коефіцієнт опору.

Закон Ома для неоднорідної ділянки кола

. (7)

де — напруга на даній ділянці кола; — сума всіх опорів ділянки; — ЕРС джерела струму.

Закон Ома в диференціальній формі

, (8)

де — питома електропровідність матеріалу.

Закон Ома для повного кола

, (9)

де — зовнішній опір; — внутрішній опір.

Робота струму на ділянці кола

. (10)

Потужність чисельно дорівнює роботі постійного струму за одиницю часу

. (11)

Потужність повного електричного кола

. (12)

Відношення корисної потужності до загальної потужності визначає ККД джерела струму

. (13)

Кількість теплоти , що виділяється в провіднику при проходженні в ньому постійного струму (закон Джоуля — Ленца),

. (14)

Закон Джоуля — Ленца в диференціальній формі

, (15)

де — питома густина теплової потужності.

Поиск по сайту: