КАФЕДРА Технологических и естветственнонаучных дисциплин
УТВЕРЖДАЮ
Заведующий кафедрой ТиЕНД доцент Е. Чернышева
«» 2020 г.
Автор: канд. техн. наук, доцент Кустов А.И.
Дисциплина:
Прикладные вопросы физики в автоматизированных системах управления технологическими процессами
КАФЕДРАЛЬНОЕ ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №1-02
ВВВЕДЕНИЕ В КУРС. КОНДЕСАТОРЫ, КАК ЭЛЕМЕНТЫУСТРОЙСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ..
«02 » сентября 2020г.
г. Воронеж-2020
Задачи
к ПЗ по дисциплине «Прикладные вопросы физики в АСУ ТП
Электростатика. Конденсаторы. (№1)
1. Плоский конденсатор можно применить в качестве чувствительных микровесов. В плоском горизонтально расположенном конденсаторе, расстояние между пластинами которого d=3,84 мм, находится заряженная частица с зарядом q = 0,48 . 10 -18 Кл. Для того чтобы частица находилась в равновесии, между пластинами конденсатора нужно было приложить разность потенциалов U = 40B. Найти массу m частицы.
2. Между двумя вертикальными пластинами, находящимися на расстоянии d = l см друг от друга, на нити висит заряженный 'бузиновый шарик массой m = 0,1 г. После подачи на пластины разности потенциалов U = 1кВ нить с шариком отклонилась на угол a = 10°. Найти заряд q шарика.
3. Электрон летит от одной пластины плоского конденсатора до другой. Разность потенциалов между пластинами U=3 кВ; расстояние между пластинами d =5 мм. Найти силу F, действующую на электрон, ускорение а электрона, скорость v, с которой электрон приходит ко второй пластине, и поверхностную плотность заряда s на пластинах.
4. Электрон влетает в плоский горизонтально расположенный конденсатор параллельно пластинам со скоростью V o = 9 . 10 6 м/с. Разность потенциалов между пластинами U = 100В; расстояние между пластинами d = 1см. Найти полное а, нормальное а n, и тангенциальное а t ускорения электрона через время t = 10 нс после начала его движения в конденсаторе.
5. Электрон влетает в плоский горизонтально расположенный конденсатор параллельно его пластинам со скоростью v0 = 10 7 м/с. Напряженность поля в конденсаторе Е=10 кВ/м; длина конденсатора l = 5 см. Найти модуль и направление скорости v электрона при вылете его из конденсатора.
6. Между пластинами плоского конденсатора, находящимися на расстоянии d 1 = 5 мм друг от друга, приложена разность потенциалов U = 150В. К одной из пластин прилегает плоскопараллельная пластинка фарфора толщиной d 2 = 3 мм. Найти напряженности E 1 и E 2 электрического поля в воздухе и фарфоре.
7. Восемь заряженных водяных капель радиусом г =1 мм и зарядом q = 0,1 нКл каждая сливаются в одну общую водяную каплю. Найти потенциал j большой капли.
8. Площадь пластин плоского конденсатора S = 0,01 м 2 расстояние между ними d = l см. К пластинам приложена разность потенциалов U = 300 В. В пространстве между пластинами находятся плоскопараллельная пластинка стекла толщиной d 1 = 0,5 см и плоскопараллельная пластинка парафина толщиной d 2 = 0,5 см. Найти напряженности EI и Е 2 электрического поля и падения потенциала U 1 и U 2 в каждом слое. Каковы будут при этом емкость С конденсатора и поверхностная плотность заряда s на пластинах?
9. Разность потенциалов между пластинами плоского конденсатора U = 280 В. Площадь пластин конденсатора S = 0,01 м2; поверхностная плотность заряда на пластинах s = 495 нКл/м2. Найти: а) напряженность Е поля внутри конденсатора; б) расстояние d между пластинами; в) скорость v, которую получит электрон, пройдя в конденсате путь от одной пластины до другой; г) энергию W конденсатора; д) емкость С конденсатора.
10. Площадь пластин плоского воздушного конденсатора S = 0,01 м2 расстояние между ними d 1 = 1 мм. К пластинам конденсатора приложена разность потенциалов U = 0,1 кВ. Пластины раздвигаются до расстояния d 2 =25 мм. Найти энергии W 1 и W 2 конденсатора до и после раздвижения пластин, если источник напряжения перед раздвижением: а) не отключается; б) отключается.
Сопротивления проводников (металлов) №2
1. Сколько витков нихромовой проволоки диаметром d = 1 мм надо навить на фар-форовый цилиндр радиусом а = 2,5 см, чтобы получить печь сопротивлением R = 400 Ом?
2. Катушка из медной проволоки имеет сопротивление R = 10,8 0м. Масса медной проволоки m =3,41 кг. Какой длины l и какого диаметра d проволока намотан на катушке?
3. Медная и алюминиевая проволоки имеют одинаковую длину l и одинаковое сопротивление R. Во сколько раз медная проволока тяжелее алюминиевой?
4. Напряжение на зажимах элемента в замкнутой цепи U =2,1 В, сопротивления R 1 = 5 Oм, R 2 =6 Ом и R 3 = 3 Ом. Какой ток I показывает амперметр?
5. Сопротивления R 2 =20 Ом. Через сопротивление R 2 течет ток I =0,3 Ом. Амперметр показывает ток I = 0,8 А. Найти сопротивление R 1.
6. Батарея с э.д.с. e =10 В и внутренним сопротивлением r = 1 Ом имеет к.п.д. h = 0,8. Падения потенциала на сопротивлениях R 1 и R 4 равны U 1 = 4 В и U 4 = 2 B. Какой ток I показывает амперметр? Найти падение потенциала U 2 на сопротивлении R2.
7. В лаборатории, удаленной от генератора на расстояние l =100 м, включили электрический нагревательный прибор, потребляющий ток I = 10А. На сколько понизилось напряжение U на зажимах электрической лампочки, горящей в этой лаборатории, если сечение медных подводящих проводов S = 5 мм 2?
8. Э.д.с. батареи e =120 В, сопротивления R 1 = 25 Ом, R 2 = R 3 = 100 Ом. Найти мощность P1, выделяющуюся на сопротивлении R1.