Содержание
Задача №1. Диполь с электрическим моментом р = 2 нКл*м находится в однородном электрическом поле напряженностью E = 30 кВ/м. Вектор р составляет угол α0 = 60° с направлением силовых линий поля. Определить произведенную внешними силами работу А поворота диполя на угол β = 30°.
Задача №2. Три точечных заряда Q1, Q2 и Q3 образуют электрически нейтральную систему, причем Q1 = Q2 = 10 нКл. Заряды расположены в вершинах равностороннего треугольника. Определить максимальные значения напряженности Еmax и потенциала φmax поля, создаваемого этой системой зарядов, на расстоянии r = 1 м от центра треугольника, длина а стороны которого равна 10 см.
Задача №3. В атоме иода, находящемся на расстоянии r=1 нм от альфа-частицы, индуцирован электрический момент р = 1,5х10-32 Кл*м. Определить поляризуемость α атома иода.
Задача №4. Криптон находится под давлением р = 10 МПа при температуре Т=200 К. Определить: 1) диэлектрическую проницаемость ε криптона; 2) его поляризованность Р, если напряженность Е0 внешнего электрического поля равна 1 МВ/м. Поляризуемость α криптона равна 4,5*10-29 м3.
Задача №5. Жидкий бензол имеет плотность ρ = 899 кг/м3 и показатель преломления n=1,50. Определить: 1) электронную поляризуемость αe молекул бензола; 2) диэлектрическую проницаемость ε паров бензола при нормальных условиях.
Задача №6. Определить электрическую емкость С плоского конденсатора с двумя слоями диэлектриков: фарфора толщиной d1 = 2 мм и эбонита толщиной d2 = 1,5 мм, если площадь S пластин равна 100 см2.
Задача №7. Два плоских конденсатора одинаковой электроемкости С1 = С2 = С соединены в батарею последовательно и подключены к источнику тока с электродвижущей силой E. Как изменится разность потенциалов U1 на пластинах первого конденсатора, если пространство между пластинами второго конденсатора, не отключая источника тока, заполнить диэлектриком с диэлектрической проницаемостью ε=7?
Задача №8. Конденсатор электроемкостью С1 = 3 мкФ был заряжен до разности потенциалов U1 = 40 В. После отключения от источника тока конденсатор был соединен параллельно с другим незаряженным конденсатором электроемкостью С2 = 5 мкФ. Определить энергию ΔW, израсходованную на образование искры в момент присоединения второго конденсатора.
Задача №9. Плоский воздушный конденсатор с площадью S пластины, равной 500 см2, подключен к источнику тока, ЭДС E которого равна 300 В. Определить работу А внешних сил по раздвижению пластин от расстояния d1 = 1 см до d2 = 3 см в двух случаях: 1) пластины перед раздвижением отключаются от источника тока; 2) пластины в процессе раздвижения остаются подключенными к нему.
Задача №10. Плоский конденсатор заряжен до разности потенциалов U = 1 кВ. Расстояние d между пластинами равно 1 см. Диэлектрик стекло. Определить объемную плотность энергии поля конденсатора.
Выдержка из текста
Задача №10. Плоский конденсатор заряжен до разности потенциалов U = 1 кВ. Расстояние d между пластинами равно 1 см. Диэлектрик стекло. Определить объемную плотность энергии поля конденсатора.
Решение:
Объемная плотность энергии поля конденсатора, где W энергия поля конденсатора; V объем, занимаемый полем, т. е. объем пространства, заключенного между пластинами
конденсатора.
Энергия поля конденсатора определяется по формуле,
где U разность потенциалов, до которой заряжены пластины конденсатора; С его электроемкость. Но.
Подставив выражение С в формулу и затем выражения W и V
в формулу, получим. Подставив значения величин в последнюю формулу и вычислив, найдем.
