Пособие для самостоятельного обучения решению задач по физике в вузе - Мелёшина А.М.
Скачать (прямая ссылка):
сохранения электрической энергии, так как часть ее превращается в энергию
тепловую, световую и др., а также может быть израсходована на совершение
работы.
Задача 27. Два конденсатора емкостью Ci = 600 пФ и С-1000 пФ соединены
последовательно. Систему заряжают до напряжения U = 20-103 B. Затем
конденсаторы, не разряжая, соединяют параллельйо. Определить работу
разряда, который происходит при этом соединении.
1. Ход решения неясен (54).
2. Ответ получился неправильный (27).
Задача 28. Плоский конденсатор с расстоянием между пластинами d=l см
разряжен до разности потенциалов U= 1 кВ. Определить объемную плотность
энергии поля конденсатора. Диэлектрик - стекло (е=7).
1. Ответ не получился (28).
2. Не могу сообразить, как решить задачу (169).
Задача 29. Емкость плоского конденсатора С = 100 см.
Диэлектрик - фарфор (е=5). Конденсатор заряжен до разности потенциалов U
= 600 В и отключен от источника напряжения. Какую работу нужно совершить,
чтобы вынуть пластину из конденсатора? Трением пренебречь.
1. Ответ не получился (28).
2. Не знаю, как вычислить работу (140).
К3.1. Конденсаторы емкостью Ci -0,2 мкФ, С2=0,6 мкФ, С3 = 0,3 мкФ, С4=0,5
мкФ соединены так, как указано на рис. 102. Определить емкость системы
конденсаторов.
Контрольные задачи
Рис 102
222
КЗ.2. Разность потенциалов между точками А и В (рис. 103) равна 0,2 СГСЭ.
Емкость первого конденсатора 2 мкФ, второго - 4 мкФ. Найти заряд и
разность потенциалов на обкладках каждого (конденсатора.
В
Рис. 103
КЗ.З. Пластины плоского конденсатора изолированы друг от друга слоем
диэлектрика. Конденсатор заряжен до разности потенциалов 1 кВ и отключен
от источника напряжения. Определить диэлектрическую проницаемость слоя,
если при его удалении разность потенциалов между пластинами конденсатора
возрастает до 3 кВ.
К3.4. Плоский конденсатор заполнен диэлектриком и на его пластины подана
некоторая разность потенциалов. Его энергия при этом равна 2-10~5 Дж.
После отключения конденсатора от источника питания из него вынули
диэлектрик. Работа против сил поля при этом составила 7-10_5Дж. Найти
диэлектрическую проницаемость диэлектрика.
К3.5. Плоский конденсатор с расстоянием между пластинами d=l см заряжен
до разности потенциалов U=1 кВ. Определить плотность энергии поля
конденсатора. Диэлектрик - стекло (е=7).
4. ПОСТОЯННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК
4.1. В металлах носителями зарядов являются электроны, в электролитах и
ионизированных газах - положительные и отрицательные ионы. Носители тока,
как и незаряженные частицы вещества, совершают хаотическое движение. При
некоторых условиях средняя скорость носителей зарядов оказывается не
равной нулю, т. е. возникает упорядоченное движение зарядов, которое
называется электрическим током.
4.2. Чтобы ввести количественные характеристики электрического тока,
рассмотрим ток, образованный носителями одного знака (например,
электронами). Обозначим через й средний вектор скорости, через п -
концентрацию носителей тока. Построим бесконечно малую площадку dS
перпенди-
223
кулярно к вектору скорости й и подсчитаем количество заряда dq, прошедшее
через эту площадку за время dt (аналогичный расчет вы проводили в задаче
42 из гл. 2, он разобран в р. 219 указанной главы). Число электронов,
прошедших за время dt через площадку dS, составит: dN = = nudtdS. Таким
образом, количество заряда dq = enudtdS (е-заряд одного электрона). За
единицу времени через единицу площади пройдет заряд j = neu. Вектор / =
пем называется плотностью электрического тока. Все рассуждения остаются
верными для зарядов любого знака
4.3. Одним из главных способов возбуждения электрического поля в телах
является создание и поддержание в них электрического поля. Согласно
закону Ома, плотность электрического тока ] пропорциональна напряженности
электрического поля Ё: /=A?:=1/q?, где коэффициент I называется
электропроводностью среды, а обратная ему величина д=1Д-удельным
сопротивлением среды.
4.4. Когда ток течет по тонкому проводу, направление плотности тока
совпадает с направлением оси провода, а величина j может считаться
одинаковой во всех точках поперечного сечения S.
4.5. Силой тока (током) I называется количество электричества,
протекающее в единицу времени через поперечное
сечение проводника: I = ^-==jS определено в п. 4.2).
Выражение 1= остается справедливым и для мгновенных значений
изменяющегося тока, если только их изменения происходят не слишком
быстро. Если период изменения характеристик тока Т значительно больше
времени т, необходимого для передачи электрического возмущения по цепи,
такой ток называется квазистационарным. В реальных цепях тл;10~8С,
поэтому вплоть до Т=10-6 с (частота v~l мГц) ток в таких цепях можно
считать квазистационарным Для этого тока выполняются законы Ома, Джоуля-
Ленца и правила Кирхгофа.
4.6. Фундаментальным законом физики является закон сохранения заряда.
Если ток постоянен (не меняется с течением времени), значение I одно и то
