Из точки к на поверхности заряженной металлической сферы электрический

Обновлено: 07.07.2024

За лето ребенок растерял знания и нахватал плохих оценок? Не беда! Опытные педагоги помогут вспомнить забытое и лучше понять школьную программу. Переходите на сайт и записывайтесь на бесплатный вводный урок с репетитором.

Вводный урок бесплатно, онлайн, 30 минут

Предварительный просмотр:

1. Легкий незаряженный шарик из металлической фольги подвешен на тонкой шелковой нити. При поднесении к шарику стержня с положительным электрическим зарядом (без прикосновения) шарик

1) притягивается к стержню

2) отталкивается от стержня

3) не испытывает ни притяжения, ни отталкивания

4) на больших расстояниях притягивается к стержню, на малых расстояниях отталкивается

2. От водяной капли, обладавшей зарядом +q, отделилась капля с электрическим зарядом –q. Каким стал заряд оставшейся капли?

1) +2q 2) +q 3) -q 4) -2q

3. Модуль силы взаимодействия между двумя неподвижными точечными заряженными телами равен F. Чему станет равен модуль этой силы, если увеличить заряд одного тела в 3 раза, а второго в 2 раза?

1) 5F 2) 1/5F 3) 6F 4) F

4. Какое направление имеет вектор напряженности электрического поля двух одинаковых точечных зарядов в точке С?

5. Незаряженное металлическое тело внесено в электрическое поле положительного заряда, а затем разделено на части А и В. Какими электрическими зарядами будут обладать части тела А и В после разделения?

1) А - положительным, В - отрицательным

2) А – отрицательным, В – положительным

3) А и В останутся нейтральными

4) А и В - положительными

6. Из точки М на поверхности заряженной металлической сферы электрический заряд может быть перемещен в точку К по трем различным траекториям: 1 – внутри сферы, 2 – вне сферы, 3 – по поверхности сферы. По какой траектории при перемещении заряда работа электрического поля будет наименьшей?

1) по траектории 1

2) по траектории 2

3) по траектории 3

4) по всем траекториям работа одинакова

7. Как изменится электроемкость плоского воздушного конденсатора при уменьшении расстояния между его пластинами в 2 раза и введении между пластинами диэлектрика с диэлектрической проницаемостью, равной 4?

1) увеличится в 8 раз 3) увеличится в 2 раза

2) уменьшится в 2 раза 4) не изменится

8. Используя условие задачи, установите соответствие величин из левого столбца таблицы с их изменениями в правом столбце.

Плоский воздушный конденсатор зарядили до некоторой разности потенциалов и отключили от источника тока. При увеличении площади перекрывания пластин конденсатора…

A) Заряд на обкладках конденсатора 1) увеличивается

Б) Электроемкость конденсатора 2) уменьшается

B) Энергия электрического поля 3) не изменяется

Г) Разность потенциалов на обкладках

9. Вычислите работу сил электростатического поля при перемещении заряда 5 Кл между точками с разностью потенциалов 10 В.

10. Два заряда по 4 ⋅ 10 -8 Кл, разделенные слоем слюды, взаимодействуют с силой 5 ⋅ 10 -2 Н. Определите толщину диэлектрика, если его диэлектрическая проницаемость равна 8.

11. Тонкая шелковая нить выдерживает максимальное натяжение 10 мН. На этой нити подвешен шарик массы 0,6 г, имеющий положительный заряд

12 нКл. Снизу в направлении линии подвеса к нему подносят шарик, имеющий отрицательный заряд -3 нКл. При каком расстоянии между шариками нить разорвется?

Контрольная работа №6

1. Какое утверждение о взаимодействии трех изображенных на рисунке заряженных частиц является правильным?

1) 1и 2 отталкиваются, 2 и 3 притягиваются, 1 и 3 отталкиваются 2) 1и 2 притягиваются, 2 и 3притягиваются, 1 и 3 отталкиваются

3) 1и 2 отталкиваются, 2 и 3 притягиваются, 1 и 3 притягиваются 4) 1и 2 притягиваются, 2 и 3 отталкиваются, 1 и 3 притягиваются

2. Нейтральная водяная капля соединилась с каплей, обладавшей зарядом +2q. Каким стал электрический заряд образовавшейся капли?

1) +2q 2) +q 3) 0 4) -2q

3. Как необходимо изменить расстояние между двумя точечными электрическими зарядами, если заряд одного из них увеличился в 2 раза, чтобы сила их кулоновского взаимодействия осталась неизменной?

1) увеличить в 2 раза 3) увеличить в √ 2 раз

2) уменьшить в 2 раза 4) уменьшить в √ 2 раз

5. Незаряженное тело из диэлектрика внесено в электрическое поле положительного заряда, а затем разделено на части А и В. Какими электрическими зарядами обладают части тела А и В после разделения?

1) А и В останутся нейтральными

2) А - положительным, В - отрицательным

3) А – отрицательным, В – положительным

4) А и В – положительными

6. Из точки К на поверхности заряженной металлической сферы электрический заряд может быть перемещен в точку М по трем различным траекториям: 1 – внутри сферы, 2 – вне сферы, 3 – по поверхности сферы. По какой траектории при перемещении заряда работа электрического поля будет наименьшей?

7. Как изменится электроемкость плоского воздушного конденсатора при увеличении расстояния между его пластинами в 2 раза и введении между пластинами диэлектрика с диэлектрической проницаемостью, равной 2?

1) увеличится в 4 раза 3) уменьшится в 2 раза

2) увеличится в 2 раза 4) не изменится

Плоский воздушный конденсатор зарядили до некоторой разности потенциалов и оставили подключенным к источнику тока. При сближении пластин конденсатора на некоторое расстояние…

А) Заряд на обкладках конденсатора 1) увеличивается

9. Вычислите работу сил электрического поля при перемещении заряда 7 Кл между точками с разностью потенциалов 50 В.

10. Заряд в 4 ⋅ 10 -9 Кл в керосине на расстоянии 0,003 м притягивает к себе второй заряд с силой 2 ⋅ 10 -4 Н. Найти величину второго заряда. Диэлектрическая проницаемость керосина равна 2.

11. Два шарика массой по 1,5 г каждый, подвешенные в одной точке подвеса на шелковых нитях, после получения одинаковых зарядов разошлись на

10 см, а нити образовали угол 60 0 . Считая заряд отрицательным, определите его величину.

1. Два одинаковых легких шарика, заряды которых равны по модулю, подвешены на шелковых нитях. Заряд одного из шариков указан на рисунках. Какой (-ие) из рисунков соответствует (-ют) ситуации, когда заряд

2-го шарика отрицателен?

2. Водяная капля с электрическим зарядом +q соединилась с другой каплей, обладавшей зарядом -q. Каким стал электрический заряд образовавшейся капли?

1) -2q 2) -q 3) 0 4) +2q

3. Расстояние между двумя точечными электрическими зарядами увеличили в 2 раза, а один из зарядов уменьшили в 4 раза. Сила электрического взаимодействия между ними

1) не изменилась 3) увеличилась в 4 раза

2) уменьшилась в 4 раза 4) уменьшилась в 16 раз

5. Незаряженное металлическое тело внесено в электрическое поле отрицательного заряда, а затем разделено на части А и В. Какими электрическими зарядами будут обладать части тела А и В после разделения?

7. Как изменится электроемкость плоского воздушного конденсатора при уменьшении расстояния между его пластинами в 4 раза и введении между пластинами диэлектрика с диэлектрической проницаемостью, равной 2?

1) увеличится в 8 раз 3) уменьшится в 2 раза

Плоский воздушный конденсатор зарядили до некоторой разности потенциалов и оставили подключенным к источнику тока. При уменьшении площади перекрывания пластин конденсатора…

9. Какую работу надо совершить, чтобы переместить заряд 50 Кл между точками с разностью потенциалов 160 В.

10. Два заряда по 40 ⋅ 10 -9 Кл, разделенные слюдой толщиной 1 см, взаимодействуют с силой 1,8 ⋅ 10 -2 Н. Определите диэлектрическую проницаемость слюды.

11. Два одинаковых небольших шарика массой по 1 г каждый подвешены на нитях длиной 25 см. После того, как шарикам сообщили одинаковые заряды, они разошлись на расстояние 5 см. Определите заряды шариков.

2. Нейтральная водяная капля разделилась на две. Первая из них обладает зарядом +q. Каким зарядом обладает вторая капля?

1) +2q 2) +q 3) 0 4) -q

3. Расстояние между двумя точечными электрическими зарядами увеличили в 3 раза, а один из зарядов уменьшили в 3 раза. Сила электрического взаимодействия между ними

1) не изменилась 3) увеличилась в 3 раза

2) уменьшилась в 3 раза 4) уменьшилась в 27 раз

5. Незаряженное тело из диэлектрика внесено в электрическое поле отрицательного заряда, а затем разделено на части А и В. Какими электрическими зарядами обладают части тела А и В после разделения?

1) А и В останутся нейтральными

7. Как изменится электроемкость плоского воздушного конденсатора при увеличении расстояния между его пластинами в 4 раза и введении между пластинами диэлектрика с диэлектрической проницаемостью, равной 2?

Плоский воздушный конденсатор зарядили до некоторой разности потенциалов и отключили от источника тока. При увеличении расстояния между пластинами конденсатора…

9. Какую работу надо совершить, чтобы переместить заряд 2 Кл между точками с разностью потенциалов 160 В.

10. На каком расстоянии друг от друга надо расположить два заряда по

5 ⋅ 10 -6 Кл, чтобы в керосине сила взаимодействия оказалась равной 5Н? Диэлектрическая проницаемость керосина равна 2.

11. Два маленьких шарика с одинаковыми радиусами и массами подвешены на нитях равной длины 20 см к одной точке подвеса. После того, как шарикам сообщили заряды по 400 нКл, нити разошлись на угол 60 0 . Найти массу каждого шарика.

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ. Вариант 1.

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ. Вариант 1.
Предмет Физика
Класс 10
Учебник Физика (базовый уровень)
Тема Глава 14. Электростатика
________________________________________
Вопрос №1
Водяная капля с электрическим зарядом + q соединилась с другой каплей, обладавшей зарядом — q. Каким стал электрический заряд образовавшейся капли?
A) + q
B) + 2q
C) — q
D) 0
Вопрос №2
Как изменится сила кулоновского взаимодействия двух небольших заряженных шаров при увеличении заряда каждого из шаров в 2 раза, если расстояние между ними остается неизменным?
A) Увеличится в 2 раза.
B) Уменьшится в 2 раза.
C) Увеличится в 4 раза.
D) Не изменится.
Вопрос №3
Как изменится сила кулоновского взаимодействия двух точечных электрических зарядов при увеличении расстояния между ними в 2 раза?
A) Увеличится в 2 раза.
B) Не изменится.
C) Увеличится в 4 раза.
D) Уменьшится в 4 раза.
Вопрос №4
Как изменится сила электростатического взаимодействия двух точечных электрических зарядов при перенесении их из вакуума в среду с диэлектрической проницаемостью 8 = 2, если расстояние между зарядами останется неизменным?
A) Уменьшится в 4 раза.
B) Увеличится в 2 раза.
C) Уменьшится в 2 раза.
D) Увеличится в 4 раза.
Вопрос №5
Как изменится по модулю напряженность электрического поля точечного заряда при увеличении расстояния от заряда в 2 раза?
A) Уменьшится в 2 раза.
B) Увеличится в 4 раза.
C) Уменьшится в 4 раза.
D) Увеличится в 4 раза.
Вопрос №6
При перемещении электрического заряда q между точками с разностью потенциалов 8 В силы, действующие на заряд со стороны электрического поля, совершили работу 4 Дж. Чему равен заряд q?
A) 0,5 Кл.
B) 2 Кл.
C) 8 Кл.
D) 16 Кл.
Вопрос №7

Незаряженное тело из диэлектрика внесено в электриче¬ское поле положительного заряда -\-q, а затем разделено на части М и N, как это представлено на рисунке 2. Какими электрическими зарядами обладают части M и N после разделения?
A) М — положительным, N — отрицательным.
B) М и N нейтральны.
C) М — отрицательным, N — положительным.
D) М и N — положительными.
Вопрос №8
Как изменится электроемкость конденсатора при удалении из него диэлектрика с диэлектрической проницаемостью е = 2?
A) Увеличится в 4 раза.
B) Уменьшится в 2 раза.
C) Увеличится в 2 раза.
D) Уменьшится в 4 раза.
Вопрос №9

Из точки М на поверхности заряженной металлической сферы электрический заряд может быть перемещен в точку N по трем различным траекториям: 1 — внутри сферы, 2 — вне сферы, 3— по поверхности сферы (рис. 3). При перемещении заряда по какой траектории силы электрического поля совершают наибольшую работу?
A) По траектории, 2.
B) Работа по всем траекториям равна нулю.
C) По траектории, 1.
D) По траектории, 3.
Вопрос №10

Внутрь незаряженной металлической сферы, установленной на изоляторе, внесен заряженный шар, который не касается стенок сферы (рис. 4). Какое из приведенных ниже утверждений о напряженности электрического поля внутри Е1 и вне Е2 сферы справедливо?
A) E1=E2=0.
B) E1≠E2≠0.
C) E1≠ 0, E2≠0.
D) Нет правильного ответа.

Правильные ответы, решения к тесту:
Вопрос №1
Правильный ответ — D
Решение: 0.
Вопрос №2
Правильный ответ — C
Решение: Увеличится в 4 раза.
Вопрос №3
Правильный ответ — D
Решение: Уменьшится в 4 раза.
Вопрос №4
Правильный ответ — C
Решение: Уменьшится в 2 раза.
Вопрос №5
Правильный ответ — C
Решение: Уменьшится в 4 раза.
Вопрос №6
Правильный ответ — A
Решение: 0,5 Кл.
Вопрос №7
Правильный ответ — B
Решение: М и N нейтральны.
Вопрос №8
Правильный ответ — B
Решение: Умень¬шится в 2 раза.
Вопрос №9
Правильный ответ — B
Решение: Ра¬бота по всем траекториям равна нулю.
Вопрос №10
Правильный ответ — C
Решение: E1≠ 0, E2≠0.

Проводящие сферы в электростатике

Задачи с проводящими сферами можно успешно решать имея знания в пределах школьной программы. Проводниками называют такие материалы, в которых имеются свободные носители зарядов. Если сообщить заряд проводящему телу то свободные заряды перестают перемещаться вдоль поверхности проводящего тела при достижении такого их распределения, при котором вектор напряженности электрического поля в любой точке перпендикулярен поверхности тела. Поэтому в электрическом поле поверхность проводящего тела любой формы является эквипотенциальной поверхностью. Все точки внутри проводника имеют одинаковый потенциал, равный потенциалу на его поверхности. Если заряд на поверхности проводящего шара равен q, то электрическое поле вне шара такое же, как поле точечного заряда q находящегося в центре проводящего шара. Напряженность и потенциал графически распределены на рисунке. Потенциал сферы для сферы Потенциал внутренней сферы равен – ε . Сдругой стороны или Отсюда

Задача 2. Три концентрические проводящие сферы имеют расдиусы R, 2R и 3R. Внутренняя и внешняя не заряжены, заряд средней сферы равен q ₀ . В некоторый момент внутреннюю и внешнюю сферы соединяют проволокой (рис). Какой заряд пройдет по этой проволоке, и какое при этом выделится количество теплоты?

При соединении внутренней и внешней сферы электроны перетекают до тех пор пока потенциалы сфер сравняются. В результате заряд внешней сферы обозначим q а внутренней -q. Определим потенциалы сфер. Внутренней . Т.к. φ₁ = φ₃ получим Так как до соединения на внутренней и внешней сферах зарядов не было следовательно заряд прошедший по проволоке 1 = W ₂ + Q Q = W ₁ – W ₂ . Энергия сферы это энергия электрического поля в пространстве вокруг сферы . Следовательно

Задача 3. Внутри проводящей сферы радиусом R, имеющей заряд q, концентрично с ней расположена сфера радиусом r (рис.). внутренняя сфера тонким длинным изолированным проводом, проходящим через маленькое отверстие во внешней сфере, с помощью ключа К заземлена. Найдите максимальное количество теплоты, которое может выделиться, если ключ К перевести из положения 1 в положение 2, соединив тем самым внутреннюю сферу с землей через источник с ЭДС ε .

отсюда Начальная энергия 1 – W ₂ подставив выражения получим

Задача 4. Проводящий шар заряжают некоторым зарядом Q и при помощи длинной очень тонкой проволоки соединяют с незаряженным проводящим шаром втрое меньшего радиуса, расположенным очень далеко. Максимальное значение силы тока оказывается при этом равным I. Каким будет это значение в другом опыте – когда вначале каждый из зарядов первого и второго шара равен Q? Сопротивление проволоки мало.

Проволоку соединяющую шары можно представить как индуктивность L. Ток в ней максимален когда ε₁ = 0. Значит в этот момент потенциалы сфер равны 1 = 3 Q ₂ .

По закону сохранения заряда Q = Q ₁ + Q ₂ и Q = 4 Q ₂ .

Из закона сохранения энергии Во втором случае Q₃ = 3 Q ₄ 2 Q = Q ₃ + Q ₄ Из закона сохранения энергии

Упражнения

1. Проводящие концентрические сферы имеют радиусы R и 3R, на расстоянии 2 R от их общего центра находится точечный заряд Q . Сферы соединяют между собой тонким проводом, и получившийся проводник заземляют тонким проводником, имеющим большое сопротивление. Какой заряд протечет по этому проводнику? Какое количество теплоты выделится в системе за большое время?

)

2. Две тонкостенные металлические сферы, радиусы которых R ₁ = 20см и R ₂ = 40см, образуют сферический конденсатор (рис). На внешней сферы находится заряд Q = 10 -8 Кл. Внутренняя сфера не заряжена. Какой заряд протечет через гальванометр Г, если замкнуть ключ К.

(Ответ 3.

4. На трех металлических сферах радиусами r₁ < r ₂ < r ₃ размещены заряды соответственно q ₁ , q ₂ , q ₃ (рис). В некоторой точке А, расположенной между первой и второй сферами на расстоянии r от центра, измеряется потенциал. Чему равен этот потенциал в следующих случаях 1) Ключи К₁ и К₂ разомкнуты 2) после замыкания ключа К₁ 3) после замыкания ключа К₂ при замкнутом ключе К₁?

Контрольная работа в формате ЕГЭ 2015 10 класс "Электростатика"
методическая разработка по физике (10 класс) по теме

Презентация по физике на тему "Решение задач по теме Электростатика"

Задача .
Металлическому шарику радиусом 30 см сообщен заряд 6 нКл. Напряженность (или потенциал) электрического поля:
а) на поверхности шара…
б) внутри шара…
в) на расстоянии 10 см от поверхности шара…
Решение.
Напряженность электрического поля, создаваемого заряженным шаром:
1) Е = 0 – внутри шара;
2) Е = - на поверхности шара, R – радиус шара;

3) Е = - вне шара, r – расстояние до центра шара.
Значит:
а) Е = 9 ·109 · = 600 В/м = 600 Н/Кл – на поверхности.
б) Е = 0 – внутри шара;
в) Е = 9 ·109 = 337,5 Н/м - вне шара.

Если ОА=АВ, то напряженности электрического поля заряда q в точках А и В находятся в соотношении…
Решение
;
OB = 2AO

Аналогичное задание: Если ОА=АВ, то потенциалы электрического поля заряда q в точках А и В находятся в следующем соотношении

Задача .
Дана зависимость потенциала электрического поля от
координаты. Напряженность поля равна нулю на участке…
Решение:

Напряженность связана с разностью
потенциалов соотношением

Е=0, значит,
Это участок 2-3

Задача .
Электрическое поле изображено на рисунке. Потенциалы
в точках 1 и 2 поля находятся в соотношении
Решение:

Необходимо помнить,
что векторы напряженности
всегда направлены от «+» к «-»
в сторону уменьшения потенциала.
Значит,
φ1 < φ2

Задача .
Электрическое поле в вакууме создано четырьмя точечными положительными зарядами, размещенными в вершинах квадрата со стороной а. Потенциал в центре квадрата равен …
Решение
По принципу суперпозиции электрических полей

(т.к. заряды равны, расстояния от них до точки 0 одинаковы)
Для точечного заряда

- по теореме Пифагора, значит

Аналогичное задание есть для двух положительных и двух
отрицательных зарядов. В этом случае получаем соотношение

Задача .
Поле создается зарядами q1=5.10-6Кл и q2=4.10-6Кл,находящимися в вершинах треугольника А и В. Если АВ= 30см, ВС= 40см, АС= 50см, то потенциал электрического поля в вершине С, равен
Решение:
По принципу суперпозиции электрических полей
Для точечных зарядов
Находим значения потенциалов
Находим результирующий потенциал

Задача .
Заряженные металлические шары, радиусы которых R и 2R,имеют одинаковую поверхностную плотность заряда σ. Отношение потенциала меньшего шара к потенциалу большего шара равно…

Решение:
Поверхностные плотности равны
Площадь поверхности шара
Тогда
, или

Значит,
Потенциалы шаров
Поэтому

Задача .
Заряды +10-8Кл и - 4.10-8Кл находятся на расстоянии 20 см друг от друга. Напряженность электрического поля посередине прямой, соединяющей эти заряды, равна…
Решение:
Вектор напряженности всегда направлен от «+» к «-»
По принципу суперпозиции электрических полей
Векторы направлены одинаково, значит,
Напряженность поля точечного заряда
,
,

Задача.
В вершинах квадрата расположены равные по модулю заряды +q, +q, -q, -q
( см.рис.). Вектор напряженности электрического поля в центре квадрата
направлен по стрелке
Решение:
По принципу суперпозиции электрических полей
Напряженности отдельных зарядов направлены от «+» к «-»
Так как значения зарядов по модулю одинаковые и расстояния от вершин
до центра квадрата так же одинаковы, модули векторов всех четырех
напряженностей тоже равны
Строим вектора и находим их геометрическую сумму.

Задача .
В трех вершинах квадрата со стороной 0,4 м находятся одинаковые положительные заряды по 5.10-9Кл. Напряженность электрического поля в четвертой вершине…
Решение:
Векторы напряженности всегда направлены от плюса к минусу. По принципу суперпозиции электрических полей
Найдем геометрическую сумму векторов
Переходим к скалярному виду
Т.к. все заряды одинаковы и расстояния до 1- ого и 3- его зарядов
так же одинаковы, то
, тогда

Задача.
Два точечных заряда q1= 2q и q2= -q находятся на расстоянии d друг от друга. На прямой, проходящей через эти заряды, есть точка, напряженность поля в которой равна нулю. Расстояние до этой точки от второго заряда d1 равно…
Решение:
Поле создано двумя зарядами, значит,
по принципу суперпозиции полей
Т.к. напряженность равно нулю, то векторы д.б.направлены в
противоположные стороны и равны по модулю. Заряды разноименные,
для них такие точки находятся на прямой, с одной стороны от обоих
зарядов (например: точки А и В)
Для точечного заряда
т.е.чем больше по модулю заряд, тем больше д.б.расстояние
до точки. Этому условию удовлетворяет точка В.
Сделаем вывод:

Задача .
Положительно заряженный шарик массой 0,18 г и плотностью 1800 кг/м3 находится в равновесии в жидком диэлектрике плотностью 900 кг/м3. В диэлектрике имеется однородное электрическое поле напряженностью
45 кВ/м, направленной вертикально вверх. Найти заряд шарика
Решение:
На шарик действует три силы: сила тяжести, сила со стороны электрического поля, выталкивающая сила, действующая со стороны жидкого диэлектрика. Шарик находится в равновесии, значит
При переходе к проекции получаем выражение Значит .

Задача .
На шелковой нити в воздухе висит неподвижно шарик массой 2г, имеющий заряд 3.10-8Кл.Если под шариком на расстоянии 10 см от него поместить другой шарик с одноименным зарядом 2.10-7Кл, то сила натяжения нити…
Решение:
На шарик действуют 3 силы:
сила тяжести, сила натяжения нити и
сила электрического отталкивания.
Тело находится в равновесии, значит,
по первому закону Ньютона
Перейдем к проекциям
, где
Тогда
Подставив числовые значения, получаем результат

Задача .
Напряжение между двумя горизонтально расположенными пластинами 600 В.В поле этих пластин находится в равновесии заряженная пылинка массой 3.10-8 г. Расстояние между пластинами 10 см. заряд пылинки равен…
Решение:
Пылинка находится в равновесии, значит,
По определению напряженности
Значит
и
Напряженность можно выразить через напряжение
Тогда

Задача .
Одинаковые металлические шарики с зарядами 10 нКл и 40 нКл находятся на расстоянии 10 см друг от друга. Шарики привели в соприкосновение. Чтобы сила взаимодействия между ними осталась прежней, их нужно развести на расстояние
Решение:
Силу взаимодействия между зарядами определяем по закону Кулона
При соприкосновении шариков происходит перераспределение зарядов так,
что потенциалы становятся равными. Т.к.шарики одинаковые, то и заряды
на них станут равными
По закону сохранения электрического заряда суммы зарядов до и после
соприкосновения будут одинаковыми.
, тогда
. По условию задачи

Задача .
Заряды 90 и 10 нКл расположены на расстоянии 4 см друг от друга. Где надо разместить третий заряд, чтобы силы, действующие на него со стороны двух других зарядов, были равны по модулю и противоположны по направлению.
Решение:
Т.к.заряд находится в равновесии, то силы, действующие на него равны по модулю. Силы взаимодействия между первым и третьим, вторым и третьим зарядами определим по закону Кулона

(Оба заряда положительны, модуль убираем)

Задача .
Между анодом и катодом диода приложено напряжение 100 В. Если каждую секунду из катода Эмитирует 1016 электронов, то за 1 час электрическое поле совершает работу …
(е = 1,6·10 -19Кл).
Решение

– работа электрического тока

Задача.
Точки А, В, С, Д, Е находятся на окружности, в центре которой находится заряд Q. Из точки А в точки В, С, Д, Е перемещали один и тот же заряд q. Работа по перемещению заряда
Решение:
Работа электрического поля
Поле создается зарядом Q, рассматриваются потенциалы,
характеризующие данное поле
Заряд один и тот же, расстояния от этого заряда до
точек А, В, С, Д, Е одинаковы, значит, потенциалы
будут одинаковы.
(т.е.все точки лежат на одной эквипотенциальной поверхности)
Разность потенциалов во всех четырех случаях равна нулю.
Поэтому ответ: во всех случаях А= 0.

Задача.
В однородном электрическом поле по трем траекториям I, II и III (см.рис.) перемещается положительный заряд из точки 1 в точку 2. работа сил электрического поля…
Решение:
Необходимо сравнить работы.
Надо помнить, что работа электрического поля по перемещению заряда не зависит от формы траектории, а только от самого заряда и разности потенциалов между начальной и конечной точками
движения. А они в данном случае одинаковы, значит,
работа одинакова во всех трех случаях.

Задача .
Двигаясь в электрическом поле, протон перешел из одной точки в другую, потенциал которой выше на 1В. При этом потенциальная энергия протона (q = 1,6.10-19 Кл)
Решение:
Работа электрического поля
С другой стороны, работа равна изменению потенциальной энергии,
взятому со знаком «-»
, или,
φ1< φ2 на 1В, значит,
Тогда
Результат больше нуля, значит,
потенциальная энергия увеличилась на 1,6.10-19 Дж

Задача .
В однородном электрическом поле напряженностью 120 кВ/м переместили заряд 5 нКл. Вектор перемещения равен по модулю 20 см и образует угол 600 с направлением силовой линии.
Работа, совершенная полем равна…(cos600=0,5)
Решение:
Работа электрического поля
где d- это смещение вдоль силовой линии, поэтому
Значит,

Задача .
Чтобы сблизить заряды 2.10-8 Кл и 3.10-8 Кл, находящиеся на расстоянии
10 см, до расстояния 1 см, нужно совершить работу…
Решение:
Будем считать, что один заряд перемещается в поле, созданном другим
зарядом, который остается неподвижным.
Работа поля по перемещению заряда

Потенциал поля второго заряда
Тогда
Подставляем числовые значения и получаем результат
Работу совершают внешние силы, поэтому результат получился
со знаком «-»

Задача.
Напряженность поля точечного заряда q=10-5 Кл в точке А равна ЕА=2,5кВ/м, а в точке В равна ЕВ=3,6 кВ/м. если из точки А в точку В перемещают заряд q0= 2.10-7 Кл, то модуль работы поля равна…
Решение:
Работа электрического поля
Поле создается зарядом q, значит
Тогда
По напряженностям найдем расстояния
. По модулю 6.10-4 Дж

Задача.
Если при внесении заряда 200 нКл из бесконечности в данную точку
электрического поля совершена работа 0,4 мкДж, то потенциал поля точки,
в которой находится заряд, равен
Решение:
Работа электрического поля
Потенциал поля точечного заряда
Так как заряд переносят из бесконечности, то потенциал в удаленной точке равен
нулю, значит, искомый потенциал

Задача .
Воздушный конденсатор заряжен от источника напряжения и отключен от него. После этого расстояние между пластинами увеличили вдвое.
При этом энергия электрического поля конденсатора…

Решение.
Т.к. конденсатор отключен от источника тока, то
Для плоского конденсатора
d увеличили в 2 раза емкость уменьшится в 2 раза, значит энергия увеличится в 2 раза. Если бы конденсатор остался подключенным к источнику тока, то , поэтому т.к. С уменьшилась в 2 раза, то и энергия уменьшилась в 2 раза.
Обращать внимание подключен или нет конденсатор к источнику.

Задача.
Заряд плоского конденсатора со слюдяным диэлектриком равен 1,4.10-9 Кл. площадь каждой пластины 20 см2. Если диэлектрическая проницаемость слюды равна 7, то напряженность поля в диэлектрике…
Решение:
Электрическое поле создано между пластинами конденсатора,
электроемкость которого определяем по формуле
с одной стороны
и
как для плоского конденсатора.
Напряженность и напряжение связаны соотношением
Тогда, объединив все в одно выражение, получаем соотношение
, значит,

Задача.
Плоский конденсатор имеет площадь пластин 2000 см2,расстояние между ними 0,5 мм. Между пластинами находится слюда с ε = 7 толщиной 0,3 мм, в остальной части- воздух. Емкость конденсатора ( ε 0=8,85.10-12Ф/м )
Решение:
Данную систему нужно рассматривать как 2 конденсатора, включенных последовательно.
Для последовательного соединения двух конденсаторов находим общую электроемкость
по сокращенной формуле
Находим электроемкости для плоских конденсаторов по формуле

Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей

Более 3 000 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения