Электричество и магнетизм

176.Два одинаковых маленьких закреплённых металлических шарика с зарядами 2 мкКл и 10 мкКл соединили на короткое время проволокой. Найти отношение начальной силы кулоновского взаимодействия шариков к конечной. Сделайте чертёж: прямая линия, на некотором расстоянии расположите заряженные шарики; обозначьте соответствующими символами их заряд и расстояние между ними; ниже отобразите этот чертёж ещё раз, но заряды соедините между собой проволокой. Что будет происходить на этом этапе? Одноимённые заряды отталкиваются, следовательно, начнётся перераспределение зарядов, проволока этому способствует (почему?). Каким будет перераспределение зарядов, если шарики одинаковые? Ещё раз повторите рисунок, но на нём отобразите символами те заряды, которые установились (здесь будьте внимательны, не забудьте закон сохранения электрического заряда). Запишите закона Кулона для обеих ситуаций, до и после распределения заряда. Удачи в преобразованиях. Спрашивать не запрещено. Ответят.

177.Определить напряженность электрического поля в однородном проводнике длиной 2 м и сопротивлением 3 Ом при силе тока 8 А. Сделайте чертёж: нарисуйте длинный, по сравнению с высотой, прямоугольник; он будет отражать проводник. Ток предполагает наличие электрического поля (почему?), его можно отобразить с помощью силовых линий; например, одна линия проходит посередине отображённого проводника, а две других сверху и снизу его (направление выбрали?). Запишите: закон Ома для участка цепи; связь напряжения (разности потенциалов) с напряжённостью электрического поля. Удачи в преобразованиях. Вопросы не запрещены, приветствуются.

178.На прямолинейный проводник площадью сечения 0,2 см² в однородном магнитном поле с индукцией 0,1 Тл действует максимально возможная для данного поля сила Ампера, численно равная силе тяжести. Найти плотность материала проводника, если сила тока 5 А. Сделайте чертёж: отобразите с помощью параллельных (найдите в тексте слова, подтверждающие эту необходимость) прямых линий (лучше горизонтальных; почему?) магнитное поле; расположите в поле проводник с током так, чтобы сила была максимальной (учебник, спросите); направление тока в проводнике выберите так, чтобы это соответствовало условию задачи. Запишите условие динамического равновесия, учитывая аналитическую запись действующих сил. Удачи в преобразованиях. Спрашивайте, помогут обязательно.

179.Контур площадью 20 см² помещен в однородное магнитное поле, индукция которого возрастает на 2 Тл в секунду. Найти наибольшее сопротивление контура, при котором сила индукционного тока равна 0,25 А. Символами в «Дано» запишите условие задачи; обратите внимание на то, что «возрастает…» означает скорость изменения вектора индукции. Запишите: закон электромагнитной индукции (найдите в тексте слова, подтверждающие это действие); закон Ома для участка цепи. Проводя преобразования, учтите, что ЭДС индукции является энергетической характеристикой электрического поля, возникающего в указанных условиях. Спрашивайте. Помогут. Это точно.

180. Какую работу надо совершить, чтобы два точечных заряда 2 и 3 мкКл, находящиеся в воздухе на расстоянии 60 см друг от друга, сблизить до расстояния 30 см? Сделайте чертёж: на горизонтальной линии расположите на некотором расстоянии заряды; обозначьте соответствующими символами их величину и расстояние между ними. Ниже отобразите этот чертёж ещё раз, но расстояние между зарядами изменилось; при отображении лучше переместить, например, правый заряд, а левый остаётся на прежнем месте. Запишите аналитическое выражение для работы в электрическом поле; будьте внимательны, перемещаете заряд второй, а разность потенциалов определяется первым зарядом; это в аналитическом выражении работы учли? Запишите выражение потенциала для первой и второй точек, создаваемых первым зарядом. Преобразуйте, удачи. Трудно, спросите. Ответят.

181.Троллейбус массой 11 т движется равномерно со скоростью 36 км/ч. Определить силу тока в обмотке двигателя, если напряжение 550 В и КПД = 80%. Коэффициент сопротивления движению 0,02. Сделайте чертёж: прямоугольник отражает троллейбус, прикреплённая к нему стрелка указывает быстроту и направление движения; движение возможно под действием силы тяги, на рисунке показали; движение равномерное, следовательно, есть сила препятствующая движению и противоположно направленная силе тяги, отобразили? Эта сила составляет 0,02 от силы тяжести. Запишите формулу работы (механической); поскольку она совершается электромотором, запишите работу тока (электрических сил). Не вся работа тока расходуется на совершение движения, есть потери; запишите аналитическое выражение для КПД. Не забудьте, полезная работа совершается при движении, а затраченная работа определяется работой тока. Удачи в преобразованиях. Спрашивайте, ответят.

182.Протон влетает в однородное магнитное поле с индукцией 0,5 Тл перпендикулярно силовым линиям поля. Какой путь пролетит протон за 1 с, если радиус окружности, по которой он движется, равен 1 см? Масса протона 1,6ּ10^–27 кг. Сделайте чертёж: поставьте на плоскости листа точку; она отображает магнитное поле, силовые линии которого направлены на Вас; соответствующим символом отобразите, что это поле магнитное. Отобразите протон точкой; покажите его направление (например, вправо) движения, а соответствующим символом наличие заряда. Магнитное поле неравнодушно к движущемуся заряду, на него действует сила (Лоренца); направление определяется по правилу левой руки: силовые линии вошли в ладонь, четыре вытянутых пальца по направлению движения, отогнутый большой палей показывает направление силы; она перпендикулярна к скорости и направлена вниз, движение по окружности. Записывайте величину силы Лоренца, её последствия, что позволит найти скорость движения, а затем время одного оборота. Отсюда следует возможность нахождения числа оборотов за указанное время. После этого недалеко и до пройденного пути. Удачи в преобразованиях. Спрашивать не запрещено. Приветствуется.

183.По двум вертикальным рельсам, расстояние между которыми 50 см, а верхние концы замкнуты сопротивлением 4 Ом, начинает скользить вниз без трения проводник массой 50 г. Вся система находится в однородном магнитном поле 0,4 Тл, силовые линии которого перпендикулярны плоскости, проходящей через рельсы. Определить скорость установившегося движения проводника. Сделайте чертёж: две вертикальные линии замкнуты сопротивлением (сверху); как изображается сопротивление, нашли? К рельсам прижат проводник и скользит вниз (почему? тяготение Земли не забыли?); силу на чертеже показали? Движение установившееся, скорость постоянна. Появилась сила, компенсирующая тяготение Земли. Почему? Вместе с проводником движутся свободные носители заряда, по проводнику идёт ток, обусловленный действием магнитного поля, появляется сила Ампера. При движении проводника изменяется магнитный поток, пронизывающий систему. Возникает ЭДС индукции; записали формулу? Можно найти ток в движущемся проводнике по закону Ома для участка цепи, разность потенциалов здесь выполняет ЭДС индукции. Переходите к аналитической записи установившегося движения. Таким образом, формулы: силы Ампера, ЭДС индукции в движущихся проводниках, закона Ома для участка цепи и уравнения динамического равновесия позволяют выразить установившуюся скорость движения. Удачи в преобразованиях. Вопросы приветствуются.

184.Заряды величиной по 2 мкКл находятся в вершинах куба объёмом 1 м³. Определить величину напряжённости электрического поля в центре куба. Сделайте рисунок куба, в узлах поместите заряды, пронумеруйте их, например, слева направо вверху, а затем внизу. Проведите диагонали куба; в точке их пересечения требуется найти напряжённость. Удобно находить напряжённость на пересечении диагоналей куба, их четыре. Разобравшись с одной, легко найти остальные и затем просуммировать. Выберите любую диагональ из четырёх, например 1-7 (если Вы нумеровали, например, по часовой стрелке и вверху, и внизу). Эту диагональ можно «выдернуть» из куба и расположить, например, горизонтально. Дальше всё, как учили: находите напряжённость, создаваемую 1-м зарядом и отображаете её направление на чертеже; затем то же самое проделайте с 7-м зарядом; находите равнодействующую этих зарядов. Удачи в действиях. Спрашивать не запрещено. Ответят обязательно.

185. Конденсатор, заряженный до напряжения 100 В, соединяется с конденсатором такой же ёмкости, но заряженным до 200 В. Какое напряжение установится между обкладками конденсаторов, если они соединены разноименно заряженными пластинами? Сделайте чертёж: проведите две параллельные линии (1 см длиной, на расстоянии 3 мм друг от друга), посередине к системе проведите (слева, справа) горизонтальные отрезки (проверили по учебнику, так изображается конденсатор?). Поместите на вертикальные линии заряды, соответственно, «плюс» и «минус»; отобразите на рисунке соответствующими буквами заряд и напряжение данного конденсатора. Под этим рисунком сделайте такой же, только учтите условие задачи: ёмкость не изменилась, но полярность изменилась, и напряжение возросло, значит, заряд изменился; отобразили соответствующими буквами на рисунке? Придётся сделать третий рисунок, конденсаторы уже соединены, буду другие обозначения и заряда, и напряжения. Запишите закон сохранения электрического заряда: до и после соединения заряд системы остаётся величиной постоянной; будьте внимательны, не перепутайте знаки (найдите в тексте слова). Получили систему из двух уравнений. Удачи в преобразованиях. Если трудно, спрашивайте. Помогут.

186.Заряженная частица, пройдя ускоряющую разность потенциалов 15 В, влетела в магнитное поле с индукцией 0,5 Тл перпендикулярно силовым линиям поля. Найти отношение заряда частицы к её массе, если она движется по окружности радиусом 10 см. Сделайте чертёж: проведите три горизонтальные линии, стрелкой обозначьте их направление; они отображают электрическое поле, отобразите это соответствующим символом. В начале силовых линий поместите электрический заряд, например, положительный. Электрическое поле, совершая работу, сообщит заряду некоторую кинетическую энергию; записали работу электрического поля, которая равна кинетической энергии частицы? В конце силовых линий электрического поля поставьте точку и обведите кружком; она отображает магнитное поле, обозначьте соответствующим символом. На движущуюся частицу в магнитном поле действует сила Лоренца, сообщающая ей центростремительное ускорение (отобразите на чертеже); аналитически записали это уравнение (второе). Преобразуйте, удачи. На Ваши вопросы ответят. Точно.

187.Проволочный виток, замыкающий обкладки конденсатора, помещён в магнитное поле, линии индукции которого перпендикулярны плоскости витка. Индукция магнитного поля меняется так, что мТл/с. Ёмкость конденсатора 100 мкФ, площадь витка 200 см². Найти заряд конденсатора. Сделайте рисунок: проволочный виток в виде окружности замыкается на две параллельные линии, отображающие конденсатор; его соответствующим символом обозначили? Перпендикулярно, через плоскость витка проведите силовые линии магнитного поля (посоветуйтесь с учебником). Поскольку индукция магнитного поля изменяется, возникает ЭДС индукции; запишите закон электромагнитной индукции; не торопитесь при записи, в условии задачи дана скорость изменения вектора индукции, она позволяет найти быстроту изменения потока магнитной индукции. Третье уравнение, отражающее связь заряда конденсатора с напряжением и ёмкостью найдите в учебнике; помните, здесь эдс индукции является напряжением.

188.Диагонали ромба имеют длину 40 см и 20 см. На концах длинной диагонали находятся точечные заряды –4 нКл и –8 нКл, а на концах короткой +2нКл и +6нКл. Найти потенциал в центре ромба. Сделайте чертёж: нарисуйте прямоугольник и по диагонали его сожмите так, чтобы одна пара противоположных углов была меньше 90 градусов, а другая больше (посоветуйтесь с учебником по математике), его ещё раз продублируйте; расположите по диагоналям ромба заряды соответственно условию задачи. Уточните понятие потенциала (учебник), запишите его аналитическое выражение для точечного заряда; поскольку это скалярная величина, то находится алгебраическим суммированием потенциалов отдельных зарядов. Удачи в преобразованиях. Нарисуйте эквипотенциальные поверхности для каждого заряда и обозначьте их соответствующим символом. Спрашивайте, не запрещено.

189.Резистор сопротивлением 45 Ом и конденсатор соединены последовательно с батареей. Заряд на обкладках конденсатора 60 мкКл. Если резистор и конденсатор подключить параллельно, то заряд на конденсаторе станет 40 мкКл. Найти внутреннее сопротивление. Представьте первую схему: нарисуйте последовательно соединённые резистор (сопротивление) и конденсатор и подключите их к батарее (с обозначением на схеме посоветуйтесь с учебником). Введите соответствующие символы, отображающие условие задачи: ёмкость, сопротивление, внутреннее сопротивление батареи и её эдс. При таком соединении электрический ток в цепи идёт пока заряжается конденсатор; как только зарядится конденсатор, носителям электрического заряда будет невыгодно перемещаться по цепи. Следовательно, разность потенциалов на конденсаторе равна эдс источника тока; переведите это на символический язык и запишите величину заряда в символическом представлении. Представьте схему параллельного соединения конденсатора и сопротивления и замкните на батарею. При таком соединении элементов конденсатор будет заряжаться до тех пор, пока его напряжение не сравняется с напряжением на резисторе (аналитически записали). Для нахождения напряжения на резисторе запишите закон Ома для замкнутой цепи; это позволит определиться в токе, а, воспользовавшись законом Ома для участка цепи, найдёте напряжение для параллельного подключения. Удачи в преобразованиях. Спрашивайте, не запрещено, ответят.

190.Частица массой 1 мг и зарядом 100 мкКл влетает в однородное магнитное поле с индукцией 1,57 Тл перпендикулярно силовым линиям поля. Сколько оборотов за 1 с сделает частица? Сделайте чертёж: поставьте на плоскости листа точку; она отображает магнитное поле, силовые линии которого направлены на Вас; соответствующим символом отобразите, что это поле магнитное. Отобразите частицу точкой; покажите её направление движения (например, вправо), а соответствующим символом наличие заряда, массы. Магнитное поле неравнодушно к движущемуся заряду, на него действует сила (Лоренца); направление определяется по правилу левой руки: силовые линии вошли в ладонь, четыре вытянутых пальца по направлению движения, отогнутый большой палей показывает направление силы; она перпендикулярна к скорости и направлена вниз; в результате движение по окружности. Записывайте величину силы Лоренца, её последствия (второй закон Ньютона), что позволит найти скорость движения, а затем время одного оборота; длину окружности разделить на скорость. Отсюда следует возможность нахождения числа оборотов за указанное время; сколько раз время одного оборота укладывается в указанном, по условию задачи, времени. Удачи в преобразованиях. Спрашивать не запрещено. Приветствуется.

191.По горизонтальным рельсам, расположенным в вертикальном магнитном поле с индукцией 0,01 Тл, скользит проводник длиной 1 м с постоянной скоростью 10 м/с. Концы рельсов замкнуты на резистор сопротивлением 2 Ом. Определить количество теплоты, которое выделится в резисторе за 4 с. Сопротивлением рельсов и проводника пренебречь. Сделайте чертёж: две горизонтальные линии замкнуты сопротивлением (например, слева); изображение сопротивления на схеме нашли; на рельсах расположен проводник; вся система находится в магнитном поле, силовые линии которого, например, направлены вверх; на рисунке отобразили. Проводник движется с постоянной скоростью, вправо. При движении проводника изменяется магнитный поток, пронизывающий систему: резистор, рельсы, движущийся проводник. Возникает ЭДС индукции; записали формулу? Можно найти силу тока по закону Ома для участка цепи, разность потенциалов здесь выполняет ЭДС индукции. Направление тока отобразите на чертеже. Для ответа на вопрос задачи, уточните механизм выделения теплоты в резисторе. Найдите аналитическую запись для количества теплоты, выделяющейся при прохождении тока через проводник. Удачи в преобразованиях. Вопросы приветствуются. Ответят.

192.Первоначально электрический заряд величиной 2 мкКл находился в точке, потенциал которой равен 7 В. Определить потенциал точки поля, при переносе в которую этого заряда, поле совершило работу 6 мкДж. Сделайте чертёж: нарисуйте три горизонтальных линии, направленные, например, вправо; отобразите соответствующим символом, что поле электрическое. Выберите точку и проведите линию перпендикулярно силовым линиям поля; она отражает эквипотенциальную поверхность, потенциал которой задан условием задачи; поместите туда заданный электрический заряд; отобразите силу, действующую на заряд. Под действием сил поля заряд перемещается, совершается работа по перемещению заряда в другую точку (отобразили её на чертеже). Запишите аналитическое выражение для работы электрического поля. Удачи в преобразованиях. Спрашивайте. Ответят.

193.При перемещении заряда 20 Кл по проводнику сопротивлением 0,5 Ом выделилось 100 Дж теплоты. Найти время, в течение которого по проводнику шел ток, считая его постоянным. Сделайте чертёж: нарисуйте вытянутый прямоугольник, по торцам проведите линии, отображают подключение к источнику тока. Введите соответствующие обозначения: для сопротивления, заряда, выделившейся теплоты. Запишите аналитические выражения для заряда, теплоты, учитывая, что общим в этих выражениях является время и ток. Удачи. Спрашивайте.

194.Между полюсами магнита на двух тонких нитях подвешен горизонтально линейный проводник массой 10 г и длиной 0,2 м. Вектор индукции магнитного поля равен 0,13 Тл и направлен вертикально. Весь проводник находится в магнитном поле. На какой угол от вертикали отклонятся нити, если по нему пропустить ток 2 А? Весом нити пренебречь. Сделайте чертёж: проведите под некоторым углом вверх от себя прямую линию; она отображает линейный проводник; к концам проводника проведите вертикально вверх линии одинаковой длины (тонкие нити) и соедините их, полученную линию заштрихуйте; на ней подвешена вся система: линейный проводник и тонкие нити. Проведите силовые лини магнитного поля, направленные вертикально вверх; по проводнику течёт ток, направленный от Вас. На проводник действует поле тяготения Земли и магнитное поле: запишите аналитические выражения для этих сил; отобразите их на чертеже. Сила тяготения направлена вниз по вертикали, магнитное поле действует в горизонтальной плоскости. Найдите геометрическую сумму этих сил. Не забудьте, силы приложены к центру масс. Преобразуйте к удобному виду. Вопросы приветствуются. Ответят.

195.Кольцо радиусом 1 м и сопротивлением 0,1 Ом помещено в однородное магнитное поле с индукцией 0,1 Тл. Плоскость кольца перпендикулярна вектору индукции поля. Какой заряд пройдет через поперечное сечение кольца при исчезновении поля? Сделайте чертёж: проведите окружность, отображает кольцо; перпендикулярно кольцу проведите силовые линии магнитного поля (отобразите крестиками). При исчезновении поля возникает ЭДС индукции; запишите её аналитическое выражение; без магнитного потока не обойтись, уточните формулу. Запишите по определению формулу для тока (посоветуйтесь с учебником, спросите), что позволит записать выражение для заряда, который пройдёт по проводнику. При нахождении тока, воспользуйтесь законом Ома для участка цепи; не забывайте, роль напряжения в законе Ома выполняет ЭДС индукции. Удачи в преобразованиях. Спрашивайте, ответят. Вопросы приветствуются.

196.На двух проводящих концентрических сферах с радиусами 30 см и 40 см находятся одинаковые заряды по 0,1 мкКл. Определить величину напряженности электрического поля на расстоянии 0,6 м от поверхности внешней сферы. Сделайте чертёж: точка на плоскости отражает центр концентрических окружностей (сфер), проведите их и поместите на них заряд; отобразите на чертеже всё это соответствующими символами (радиусы и заряд сфер, расстояние до точки, где необходимо определить напряжённость). Нарисуйте силовые линии электрического поля, укажите их направление (исходя из условия); уточните смысл силовых линий и принципа суперпозиции полей (посоветуйтесь с учебником). Найдите аналитическое выражение для напряжённости электрического поля точечного заряда; возвращайтесь к вопросу задачи, не забывая принцип суперпозиции. Удачи в преобразованиях. Вопросы не запрещены. Ответят.

197.Конденсатор ёмкостью 0,3 мкФ и резистор сопротивлением 5 Ом соединили параллельно и подключили к батарее с ЭДС 12 В и внутренним сопротивлением 1 Ом. Найти заряд на конденсаторе. Представьте схему параллельного соединения конденсатора и сопротивления и подключите к батарее; элементы цепи (конденсатор, сопротивление, источник постоянного тока) отобразите на схеме соответствующими символами (не забудьте внутреннее сопротивление источника тока). При таком соединении элементов конденсатор заряжается до напряжения на резисторе (аналитически записали). Для нахождения напряжения на резисторе запишите закон Ома для замкнутой цепи; (находите ток в цепи), а закон Ома для участка цепи позволяет найти напряжение на сопротивлении. Из аналитической записи понятия ёмкости находите выражение для заряда на конденсаторе. Эти четыре записи позволяют приблизиться к ответу. Удачи в преобразованиях. Спрашивайте, не запрещено. Ответят.

198.С помощью камеры Вильсона, помещенной в магнитное поле с индукцией В, наблюдают упругое рассеяние α-частиц на покоившихся ядрах дейтерия. Скорости рассеянных частиц направлены под некоторым углом друг к другу. Найти начальную энергию α-частиц, если радиусы кривизны начальных участков траекторий ядра отдачи и рассеянной α-частицы оказались одинаковыми и равными r. Обе траектории лежат в плоскости, перпендикулярной к линиям индукции магнитного поля. Заряд и масса ядра дейтерия e и 2M, а α-частицы, соответственно, 2e и 4M. Сделайте чертёж: слева на плоскости поставьте точку; отображает движущуюся α-частиц; введите заданные величины (заряд, масса, скорость), отобразите на чертеже соответствующими символами; правее отобразите точкой дейтерий, отобразите на чертеже известные величины символами. Ниже сделайте ещё один чертёж: покажите векторами скоростей разлетающиеся частицы (не забудьте: пронумеровать физические величины взаимодействующих частиц, а также закон сохранения импульса). Ещё раз (правее) покажите рассеянные частицы (но не находите их суммарный импульс); частицы попали в магнитное поле, на них действует сила Лоренца; результатом является движение по окружности; покажите на рисунке направление силы и кусочек траектории движения (окружности, почему?) Сделайте аналитическую запись второго закона ньютона, с учётом известных сил и результатов движения. Запишите закон сохранения энергии (найдите в тексте слова, подтверждающие такое действие). У Вас три уравнения: два динамических и одно закон сохранения энергии. Удачи в преобразованиях. Трудно? Спрашивайте, ответят.

199.Поток магнитной индукции в проводящем контуре изменяется по закону Ф = (2 + 0,05ּt) Вб. Чему равна величина силы индукционного тока в контуре, если его сопротивление 2,5 Ом? Сделайте чертёж: проведите горизонтальные линии (например, три), направленные (например) вправо. Перпендикулярно силовым линиям поместите проводящий контур (всегда замкнутый). Всё это отобразите на чертеже соответствующими символами. Уточните явление электромагнитной индукции; найдите его аналитическую запись; для нахождения тока не помешает закон Ома для участка цепи (роль напряжения в нём выполняет эдс индукции). Два уравнения позволяют найти ответ на вопрос, но придётся дифференцировать. Преобразуёте. Вопросы не запрещены.

200.Проводник с током силой 500 А в форме равностороннего треугольника с периметром 60 см расположен в плоскости, параллельной силовым линиям однородного магнитного поля с индукцией 2 Тл. Найти величину момента сил, действующих на проводник. Сделайте чертёж: проведите, например, три горизонтальные линии со стрелкой в направлении слева направо; отображают магнитное поле. В плоскости этих линий нарисуйте равносторонний треугольник (его периметр известен); по проводнику идёт ток; выберите направление, например, по часовой стрелке, покажите его в каждой ветви. Отобразите на чертеже соответствующими символами магнитное поле, ток в проводнике, длины сторон треугольника, силу Ампера, действующую на стороны в магнитном поле. Уточните, возможности вращения треугольника. Не проходит ли ось вращения через ось симметрии? (найдите в тексте слова, подтверждающие такое утверждение). Не является ли одна из биссектрис возможной осью вращения (какие слова текста задачи могут подтверждать такую возможность?). Сделайте аналитическую запись силы Ампера (не забудьте учесть угол между направлением тока и вектором магнитной индукции). Уточните понятие вращающего момента; будьте внимательны при нахождении плеча силы ампера; оно по условию задачи линейно возрастает от максимума до нуля (по-видимому, можно говорить о среднем значении, подтвердите это). Удачи в преобразованиях. Вопросы не запрещены. Ответят.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: