1. По медному проводнику сечением 0,8 мм2 течет ток 80 мА. Найдите среднюю скорость упорядоченного движения электронов вдоль проводника, предполагая, что на каждый атом меди приходится один свободный электрон. Плотность меди ρ = 8,9 г/см3.
Ответ: 7,41 мкм/с.
2. Напряжение на концах проводника сопротивлением 5 Ом за 0,5 с равномерно возрастает от 0 до 20 В. Какой заряд проходит через проводник за это время?
Ответ: 1 Кл.
3. Определите суммарный импульс электронов в прямом проводнике длиной l = 500 м, по которому течет ток I = 20 А.
Ответ: 5,69·10-8 кг·м/с.
4. По алюминиевому проводу сечением S = 0,2 мм2 течет ток I = 0,2 А. Определите силу, действующую на отдельные свободные электроны со стороны электрического поля. Удельное сопротивление алюминия ρ = 26 нОм·м.
Ответ: 14,6·10-21 H.
5. Из материала с удельным сопротивлением ρ изготовлено плоское кольцо толщиной d. Радиусы кольца равны а и b (b > а). Между внешней и внутренней цилиндрическими поверхностями кольца поддерживается некоторая разность потенциалов. Найти сопротивление R кольца в этих условиях.
Ответ: R = (ρ/2πd)ln(b/а).
6. Зазор между обкладками плоского конденсатора заполнен диэлектриком, удельная проницаемость σ которого изменяется в направлении, перпендикулярном к обкладкам, по линейному закону от σ 1 = 1,0·10-12 до σ 2 = 1,0·10-11 см/м. Найти ток утечки через конденсатор при условии, что напряжение на обкладках U = 300 В. Площадь обкладок S = 100 см2, зазор между обкладками d = 2,0 мм.
Ответ: I = 5,9 нА.
7. Аккумулятор заряжается от сети напряжением U= 13 В током Iз = 5 А. Найти внутреннее сопротивление и ЭДС аккумулятора, если известно, что при замыкании его на внешнее сопротивление R=20 Ом в цепи течет ток разрядки Iр=0,5 А.
Ответ: 0,54 Ом, 10,27 В.
8. Зазор между обкладками плоского конденсатора заполнен веществом с проницаемостью ε = 7,0 и удельным сопротивлением ρ = 100 ГОм·м. Емкость конденсатора С =3000 пФ. Найти ток утечки через конденсатор при подаче на него напряжения 2000 В.
Ответ: I = 0,97 мкА.
9. В плоский конденсатор, расстояние между пластинами которого d =5 мм, вдвигают стеклянную пластинку (ε = 7) с постоянной скоростью υ =50мм/с. Ширина пластинки b = 4,5 мм, ЭДС батареи ε = 220 В. Определить силу тока в цепи.
Ответ: I = 52,6 нА.
10. Определить разность потенциалов между точками 1 и 2 представленной цепи: ε 1 = 2,0 В, ε 2 = 5,0 В, ε 3 = 2,0 В, R 1 = 1,0 Ом, R 2 = 2,0 Ом, R 3 = 2,0 Ом.
Ответ: φ 1 – φ 2 = -4,5 В.
11. Определите ЭДС источника, пренебрегая его внутренним сопротивлением, если заряд на конденсаторе Q = 2,2 мкКл, R1 = R2 = 50 Ом, R3 = 100 Ом, С = 50 нФ.
Ответ: 220В.
12. Определить заряд на конденсаторе, если R1=R, R2=2R, R3=3R, R4=4R.
Ответ: 17U0C/29.
13. Определите силу тока IG, протекающего через гальванометр, если ε = 2 В, R 1 = 60 Ом, R 2 = 40 Ом, R 3 = 20 Ом, R 4 = 20 Ом и RG =100 Ом.
Ответ: 1,49 мА.
14. В схеме, изображенной на рисунке, ε 1 = 10,0 В, ε 2 = 20,0 В, ε 3 = 30,0 В, R 1 = 1,0 Ом, R 2 = 2,0 Ом, R 3 = 2,0 Ом, R 4 = 4,0 Ом, R 5 = 5,0 Ом, R 6 = 6,0 Ом, R 7 = 7,0 Ом. Внутреннее сопротивление источников мало. Найти силы токов.
Ответ: I1 = 0,6 А, I2 = 2,9 А, I3 = 2,3 А.
15. На рисунке ε 1 = 10 В, ε 2 = 20 В, ε 3 = 40 В, а сопротивление R 1 = R 2 = R 3 = 10 Ом. Определить силы токов I1 и I2 через сопротивления и источники ЭДС соответсвенно.
Ответ: I1 = 1 А, I2 = 3 А, I3 = 3 А, I ’ 1 = 2 А, I ’ 2 = 0, I ’ 3 = 3 А.
16. Обкладкам конденсатора емкостью С = 2 мкФ сообщаются разноименные заряды величиной q 0 = 1 мКл. Затем обкладки замыкаются через сопротивление R = 5000 Ом. Найти: а) закон изменения тока, текущего через сопротивление; б) заряд q, прошедший через сопротивление за 2 мс; в) количество тепла, выделившееся в сопротивление за то же время.
Ответ: а) I = (q 0/ RC)exp(- t / RC); б) q = 0,18 мКл; в) Q = 92 мДж.
17. Сила тока в проводнике сопротивлением R = 15 Ом равномерно возрастает от I 0 = 0 до некоторого максимального значения в течение времени τ = 5 с. За это время в проводнике выделилось количество теплоты Q =10 кДж. Найти среднюю силу тока в проводнике за этот промежуток времени.
Ответ: 10 А.
18. Сила тока в проводнике сопротивлением R = 120 Ом равномерно возрастает от I0 =0 до Imax = 5 А за время τ = 30 с. Определите выделившееся за это время в проводнике количество теплоты.
Ответ: 100 кДж.
БИБЛИОГРФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Волькенштейн В.С. Сборник задач по общему курсу физики / В.С. Волькенштейн. - С.-Пб: спец.Лит, 2002 - 327 с.
2. Чертов А.Г. Задачник по физике / А.Г. Чертов, А.А. Воробьев – М.: Интеграл Пресс, 1997. – 544 с.
3. Трофимова Г.И. Сборник задач по физике с решениями / Г.И. Трофимова, З.Г. Павлова – М.: Высш.шк.. – 2004. 591 с.
4. Новиков С.М. Сборник заданий по общей физике: учеб. пособие для студентов вузов / С.М. Новиков. – М.: ООО «Мир и Образование», 2006, - 512 с.
5. Иродов И.Е. Задачи по общей физике / И.Е. Иродов. – М: Лаборатория Базовых Знаний. 2001 – 432 с.
6. Гладской В.М. Сборник задач по физике с решениями: пособие для втузов / В.М. Гладской, П.И. Самойленко. – М.: Дрофа, 2004. – 288 с.
Содержание.
1. Электростатическое поле в вакууме.. 3
1.1. Основные законы и формулы.. 3
1.2. Качественные задачи.. 4
1.3. Основные типы задач и методы их решения. 5
1.4.Задачи для самостоятельного решения и контрольных заданий.. 11
2. Проводники и диэлектрики в электрическом поле.. 17
2.1. Основные законы и формулы.. 17
2.2. Качественные задачи.. 18
2.3. Основные типы задач и методы их решения. 19
2.4. Задачи для самостоятельного решения и контрольных заданий.. 22
3. ЭЛЕКТРОЁМКОСТЬ. ЭНЕРГИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ.. 25
3.1. Основные законы и формулы.. 25
3.2 Качественные задачи.. 26
3.3. Основные типы задач и методы их решения. 27
3.4. Задачи для самостоятельного решения и контрольных заданий.. 32
4. ПОСТОЯННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК.. 36
4.1 Основные законы и формулы.. 36
4.2 Качественные задачи.. 37
4.3 Основные типы задач и методы их решения. 38
4.4 Задачи для самостоятельного решения и контрольных заданий.. 43
бИБЛИОГРФИЧЕСКИЙ СПИСОК.. 47
методические указания
к решению задач по электростатике и постоянному току
по дисциплине “Общая физика”
для студентов физико-технического факультета
очной формы обучения
Составители:
Москаленко Александр Георгиевич
Матовых Николай Васильевич
Гаршина Мария Николаевна
Татьянина Елена Павловна
Железный Владимир Семенович
В авторской редакции
Компьютерный набор
Е.П. Татьяниной
Подписано в печать 29.05.2007
Формат 60 34/16. Бумага для множительных аппаратов.
Усл. печ. л. 3,0. Уч.-изд. л. 2,8. Тираж 100 экз. «С»
Заказ №
ГОУВПО «Воронежский государственный
технический университет»
394026 Воронеж, Московский просп., 14