Задачи

Опре­де­лить на­пря­же­ние на кон­ден­са­то­рах и в схе­ме, если из­вест­но, что при за­мы­ка­нии ре­зи­сто­ра с со­про­тив­ле­ни­ем на­ко­рот­ко ток че­рез ба­та­рею воз­ра­стет в 3 раза. ЭДС ба­та­реи рав­на

Элек­три­че­ская схе­ма со­сто­ит из по­сле­до­ва­тель­но со­еди­нен­ных ре­зи­сто­ра с со­про­тив­ле­ни­ем кон­ден­са­то­ра и ба­та­реи с вну­трен­ним со­про­тив­ле­ни­ем Па­рал­лель­но кон­ден­са­то­ру под­клю­чи­ли ре­зи­стор с со­про­тив­ле­ни­ем Во сколь­ко раз из­ме­нит­ся энер­гия кон­ден­са­то­ра по­сле того, как на­пря­же­ние на нем ста­нет по­сто­ян­ным?

Кон­ден­са­тор ем­ко­стью за­ря­жен­ный до на­пря­же­ния че­рез ре­зи­стор со­еди­ня­ют с не­за­ря­жен­ным кон­ден­са­то­ром ем­ко­стью Най­ти ко­ли­че­ство теп­ло­ты, вы­де­лив­ше­е­ся в про­цес­се пе­ре­за­ряд­ки кон­ден­са­то­ров.

На­чер­ти­те эк­ви­ва­лент­ную схе­му к цепи, изоб­ра­жен­ной на ри­сун­ке. Най­ди­те на­пря­же­ния на всех кон­ден­са­то­рах. Все под­пи­сан­ные на схе­ме ве­ли­чи­ны счи­тать из­вест­ны­ми, про­во­да — иде­аль­ны­ми.

Кон­ден­са­тор ем­ко­стью за­ря­ди­ли до раз­но­сти по­тен­ци­а­лов и от­клю­чи­ли от ис­точ­ни­ка. За­тем про­стран­ство меж­ду об­клад­ка­ми за­пол­ни­ли ди­элек­три­ком с ди­элек­три­че­ской про­ни­ца­е­мо­стью Опре­де­лить, на ка­кую ве­ли­чи­ну из­ме­нит­ся энер­гия кон­ден­са­то­ра.

Шар ра­ди­у­сом 6 см за­ря­жен до по­тен­ци­а­ла 300 В, а шар ра­ди­у­сом 4 см до по­тен­ци­а­ла 500 В. Опре­де­лить по­тен­ци­ал ша­ров по­сле того, как их со­еди­ни­ли очень длин­ным ме­тал­ли­че­ским про­вод­ни­ком. Ем­ко­стью со­еди­ни­тель­но­го про­вод­ни­ка мож­но пре­не­бречь.

Два оди­на­ко­вых плос­ких кон­ден­са­то­ра, один из ко­то­рых за­пол­нен ди­элек­три­ком с ди­элек­три­че­ской про­ни­ца­е­мо­стью со­еди­не­ны как по­ка­за­но на ри­сун­ке и за­ря­же­ны до на­пря­же­ния Ка­кую ра­бо­ту нуж­но со­вер­шить, что­бы вы­та­щить ди­элек­три­че­скую пла­стин­ку из кон­ден­са­то­ра? Ем­кость пу­сто­го кон­ден­са­то­ра рав­на

Ба­та­рея с ЭДС и вну­трен­ним со­про­тив­ле­ни­ем при­со­еди­не­на к цепи, изоб­ра­жен­ной на ри­сун­ке. Со­про­тив­ле­ние каж­до­го из ре­зи­сто­ров Най­ти на­пря­же­ние на клем­мах ба­та­реи. Со­про­тив­ле­ни­ем всех со­еди­ни­тель­ных про­во­дов пре­не­бречь.

Ка­туш­ка, об­ла­да­ю­щая ин­дук­тив­но­стью со­еди­не­на с ис­точ­ни­ком пи­та­ния с ЭДС и дву­мя оди­на­ко­вы­ми ре­зи­сто­ра­ми Элек­три­че­ская схе­ма со­еди­не­ния по­ка­за­на на рис. 1. В на­чаль­ный мо­мент ключ в цепи разо­мкнут. В мо­мент вре­ме­ни ключ за­мы­ка­ют, что при­во­дит к из­ме­не­нию силы тока, ре­ги­стри­ру­е­мо­го ам­пер­мет­ром, как по­ка­за­но на рис. 2. Осно­вы­ва­ясь на из­вест­ных фи­зи­че­ских за­ко­нах, объ­яс­ни­те, по­че­му при за­мы­ка­нии клю­ча сила тока плав­но уве­ли­чи­ва­ет­ся до не­ко­то­ро­го но­во­го зна­че­ния Опре­де­ли­те зна­че­ние силы тока Вну­трен­ним со­про­тив­ле­ни­ем ис­точ­ни­ка тока пре­не­бречь.

На­мо­тан­ная на кар­кас про­во­лоч­ная ка­туш­ка со­про­тив­ле­ни­ем вы­во­ды ко­то­рой со­еди­не­ны друг с дру­гом, по­ме­ще­на в од­но­род­ное маг­нит­ное поле, ли­нии ин­дук­ции ко­то­ро­го пер­пен­ди­ку­ляр­ны плос­ко­сти вит­ков ка­туш­ки. Мо­дуль век­то­ра маг­нит­ной ин­дук­ции поля из­ме­ня­ет­ся с те­че­ни­ем вре­ме­ни так, как по­ка­за­но на гра­фи­ке. К мо­мен­ту вре­ме­ни че­рез ка­туш­ку про­тек элек­три­че­ский за­ряд Сколь­ко вит­ков со­дер­жит ка­туш­ка, если все вит­ки оди­на­ко­вые и име­ют пло­щадь

Элек­три­че­ская цепь со­сто­ит из ис­точ­ни­ка тока и рео­ста­та. ЭДС ис­точ­ни­ка Мак­си­маль­ная мощ­ность тока вы­де­ля­е­мая на рео­ста­те, до­сти­га­ет­ся при про­ме­жу­точ­ном зна­че­нии его со­про­тив­ле­ния и рав­на 4,5 Вт. Чему рав­но вну­трен­нее со­про­тив­ле­ние ис­точ­ни­ка?

Две па­рал­лель­ные ме­тал­ли­че­ские пла­сти­ны, рас­по­ло­жен­ные го­ри­зон­таль­но, под­клю­че­ны к элек­три­че­ской схе­ме, при­ве­дён­ной на ри­сун­ке. Меж­ду пла­сти­на­ми на­хо­дит­ся в рав­но­ве­сии ма­лень­кое за­ря­жен­ное тело мас­сой и за­ря­дом Элек­тро­ста­ти­че­ское поле меж­ду пла­сти­на­ми счи­тать од­но­род­ным. Опи­ра­ясь на за­ко­ны ме­ха­ни­ки и элек­тро­ди­на­ми­ки, объ­яс­ни­те, как и в ка­ком на­прав­ле­нии на­чнёт дви­гать­ся тело, если сдви­нуть пол­зу­нок рео­ста­та впра­во.

В схе­ме, изоб­ра­жён­ной на ри­сун­ке, со­про­тив­ле­ния ре­зи­сто­ров Ом, Ом, Ом, Ом, ЭДС ба­та­реи В, её вну­трен­нее со­про­тив­ле­ние Ом. Опре­де­ли­те мощ­ность, вы­де­ля­е­мую на ре­зи­сто­ре

К ак­ку­му­ля­то­ру с ЭДС 50 В и вну­трен­ним со­про­тив­ле­ни­ем 4 Ом под­клю­чи­ли лам­пу со­про­тив­ле­ни­ем 10 Ом и ре­зи­стор со­про­тив­ле­ни­ем 15 Ом, а так­же кон­ден­са­тор ём­ко­стью 100 мкФ (см. ри­су­нок). Спу­стя дли­тель­ный про­ме­жу­ток вре­ме­ни ключ К раз­мы­ка­ют. Ка­кое ко­ли­че­ство теп­ло­ты вы­де­лит­ся по­сле это­го на лам­пе?

В элек­три­че­ской цепи, по­ка­зан­ной на ри­сун­ке, ЭДС ис­точ­ни­ка тока рав­на 12 В, ем­кость кон­ден­са­то­ра 2 мФ, ин­дук­тив­ность ка­туш­ки 5 мГн, со­про­тив­ле­ние лам­пы 5 Ом и со­про­тив­ле­ние ре­зи­сто­ра 3 Ом. В на­чаль­ный мо­мент вре­ме­ни ключ K за­мкнут. Ка­кая энер­гия вы­де­лит­ся в лам­пе по­сле раз­мы­ка­ния клю­ча? Вну­трен­ним со­про­тив­ле­ни­ем ис­точ­ни­ка тока и про­во­дов пре­не­бречь.

За­ря­ды 90 и 10 нКл рас­по­ло­же­ны на рас­сто­я­нии 4 см друг от дру­га. Где надо по­ме­стить тре­тий за­ряд, что­бы силы, дей­ству­ю­щие на него со сто­ро­ны дру­гих за­ря­дов, были рав­ны по мо­ду­лю и про­ти­во­по­лож­ны по на­прав­ле­нию?

В цепи, по­ка­зан­ной на ри­сун­ке, кон­ден­са­тор ем­ко­стью вна­ча­ле за­ря­жен до на­пря­же­ния а кон­ден­са­тор ем­ко­стью раз­ря­жен. До ка­ко­го мак­си­маль­но­го на­пря­же­ния мо­жет за­ря­дить­ся кон­ден­са­тор в про­цес­се ко­ле­ба­ний, воз­ни­ка­ю­щих в цепи по­сле за­мы­ка­ния клю­ча? По­те­ря­ми в со­еди­ни­тель­ных про­во­дах и в ка­туш­ке ин­дук­тив­но­сти пре­не­бречь.

Кон­ден­са­тор ем­ко­стью мкФ, за­ря­жен­ный до на­пря­же­ния В, под­со­еди­ня­ют к ка­туш­ке ин­дук­тив­но­стью мГн. Чему рав­на ве­ли­чи­на тока че­рез ка­туш­ку спу­стя вре­мя с по­сле под­клю­че­ния кон­ден­са­то­ра? Со­про­тив­ле­ни­ем ка­туш­ки и со­еди­ни­тель­ных про­во­дов пре­не­бречь.

В ко­ле­ба­тель­ном кон­ту­ре с ин­дук­тив­но­стью и ем­ко­стью кон­ден­са­тор за­ря­жен до мак­си­маль­но­го на­пря­же­ния Ка­ким бу­дет ток в кон­ту­ре в тот мо­мент, ко­гда на­пря­же­ние на кон­ден­са­то­ре умень­шит­ся в два раза? Ко­ле­ба­ния счи­тать не­за­ту­ха­ю­щи­ми.

Ко­ле­ба­тель­ный кон­тур со­сто­ит из ка­туш­ки ин­дук­тив­но­сти и двух оди­на­ко­вых кон­ден­са­то­ров, вклю­чен­ных па­рал­лель­но. Пе­ри­од соб­ствен­ных ко­ле­ба­ний кон­ту­ра Ка­ков бу­дет пе­ри­од ко­ле­ба­ний в кон­ту­ре, если кон­ден­са­то­ры вклю­чить по­сле­до­ва­тельно?

На ри­сун­ке изоб­ра­же­на ба­та­рея кон­ден­са­то­ров, под­клю­чен­ная к галь­ва­ни­че­ско­му эле­мен­ту с ЭДС Ем­ко­сти кон­ден­са­то­ров рав­ны: , , , . Чему рав­на раз­ность по­тен­ци­а­лов меж­ду точ­ка­ми и Счи­тать, что до под­клю­че­ния к ис­точ­ни­ку все кон­ден­са­то­ры были не за­ря­же­ны.

В схе­ме, по­ка­зан­ной на ри­сун­ке, ем­ко­сти кон­ден­са­то­ров рав­ны: На­пря­же­ние меж­ду точ­ка­ми A и B рав­но Най­ти на­пря­же­ние на кон­ден­са­то­ре Пер­во­на­чаль­но кон­ден­са­то­ры были не за­ря­же­ны.

Ка­кое ко­ли­че­ство теп­ла вы­де­лит­ся на ре­зи­сто­ре с со­про­тив­ле­ни­ем по­сле за­мы­ка­ния клю­ча K? Вну­трен­ним со­про­тив­ле­ни­ем ба­та­реи пре­не­бречь. При рас­че­тах при­нять

Ка­туш­ка ин­дук­тив­но­стью с со­про­тив­ле­ни­ем об­мот­ки и кон­ден­са­тор ем­ко­стью под­клю­че­ны па­рал­лель­но к ис­точ­ни­ку с ЭДС и вну­трен­ним со­про­тив­ле­ни­ем Ка­кое ко­ли­че­ство теп­ла вы­де­лит­ся в кон­ту­ре по­сле от­клю­че­ния ис­точ­ни­ка?

В цепи, схе­ма ко­то­рой изоб­ра­же­на на ри­сун­ке, ключ К в не­ко­то­рый мо­мент за­мы­ка­ют. На сколь­ко по­сле это­го из­ме­нит­ся за­ряд кон­ден­са­то­ра ем­ко­стью 10 мкФ? ЭДС ис­точ­ни­ка с ма­лым вну­трен­ним со­про­тив­ле­ни­ем рав­на со­про­тив­ле­ние ре­зи­сто­ра со­про­тив­ле­ние ка­туш­ки ин­дук­тив­но­сти со­про­тив­ле­ни­ем про­во­дов мож­но пре­не­бречь.

В цепи, схе­ма ко­то­рой изоб­ра­же­на на ри­сун­ке, по оче­ре­ди за­мы­ка­ют клю­чи К₁ – К₅, вы­жи­дая каж­дый раз до­ста­точ­но дли­тель­ное вре­мя до окон­ча­ния про­цес­сов за­ряд­ки кон­ден­са­то­ров. Ка­кое ко­ли­че­ство теп­ло­ты вы­де­лит­ся в ре­зи­сто­ре по­сле за­мы­ка­ния клю­ча К₅? До его за­мы­ка­ния все осталь­ные клю­чи уже были за­мкну­ты. Па­ра­мет­ры цепи: Ом, мкФ,

Кон­ден­са­тор ем­ко­стью име­ю­щий за­ряд за­мы­ка­ют на ре­зи­стор со­про­тив­ле­ни­ем Най­ди­те за­ви­си­мость за­ря­да на кон­ден­са­то­ре от вре­ме­ни

В цепи, пред­став­лен­ной на ри­сун­ке ниже, со­про­тив­ле­ние ре­зи­сто­ров, вну­трен­нее со­про­тив­ле­ние ба­та­реи, ин­дук­тив­ность ка­туш­ки и ём­кость кон­ден­са­то­ра рав­ны и со­от­вет­ствен­но, ам­пер­метр иде­аль­ный. Цепь под­клю­че­на к ба­та­рее с ЭДС че­рез ключ K. Сна­ча­ла ключ разо­мкнут.

a) (1 балл) Ключ за­мы­ка­ют. Най­ди­те по­ка­за­ния ам­пер­мет­ра сра­зу по­сле за­мы­ка­ния клю­ча. От­вет дай­те в ам­пе­рах, округ­ли­те до це­ло­го.

b) (1 балл) По­сле за­мы­ка­ния клю­ча ожи­да­ют до­ста­точ­но боль­шое вре­мя, так что в цепи уста­нав­ли­ва­ет­ся ста­ци­о­нар­ный ре­жим. Что по­ка­зы­ва­ет ам­пер­метр в ста­ци­о­нар­ном ре­жи­ме? От­вет дай­те в мил­ли­ам­пе­рах, округ­ли­те до це­ло­го.

с) (2 бал­ла) По­сле уста­нов­ле­ния ста­ци­о­нар­но­го ре­жи­ма ключ раз­мы­ка­ют. Ка­кое ко­ли­че­ство теп­ло­ты вы­де­ля­ет­ся на ре­зи­сто­рах (сум­мар­но на двух) за боль­шое вре­мя по­сле раз­мы­ка­ния клю­ча? От­вет дай­те в мкДж, округ­ли­те до це­ло­го.

В схе­ме на ри­сун­ке со­про­тив­ле­ние ре­зи­сто­ра и пол­ное со­про­тив­ле­ние рео­ста­та рав­ны ЭДС ба­та­рей­ки рав­на ее вну­трен­нее со­про­тив­ле­ние ни­чтож­но Как ве­дут себя (уве­ли­чи­ва­ют­ся, умень­ша­ют­ся, оста­ют­ся по­сто­ян­ны­ми) по­ка­за­ния иде­аль­но­го вольт­мет­ра при пе­ре­ме­ще­нии движ­ка рео­ста­та из край­не­го верх­не­го в край­нее ниж­нее по­ло­же­ние? От­вет по­яс­ни­те, ука­зав, ка­кие фи­зи­че­ские за­ко­но­мер­но­сти Вы ис­поль­зо­ва­ли для объ­яс­не­ния.

Две боль­шие па­рал­лель­ные вер­ти­каль­ные пла­сти­ны из ди­элек­три­ка рас­по­ло­же­ны на рас­сто­я­нии см друг от дру­га. Пла­сти­ны рав­но­мер­но за­ря­же­ны раз­но­имён­ны­ми за­ря­да­ми. Мо­дуль на­пря­жён­но­сти поля меж­ду пла­сти­на­ми В/м. Меж­ду пла­сти­на­ми, на рав­ном рас­сто­я­нии от них, по­ме­щён ма­лень­кий ша­рик с за­ря­дом Кл и мас­сой г. По­сле того как ша­рик от­пус­ка­ют, он на­чи­на­ет па­дать. Ка­кую ско­рость бу­дет иметь ша­рик, ко­гда кос­нёт­ся од­ной из пла­стин? Тре­ни­ем о воз­дух и раз­ме­ра­ми ша­ри­ка пре­не­бречь.

В элек­три­че­ской схе­ме, по­ка­зан­ной на ри­сун­ке, ключ К дли­тель­ное вре­мя за­мкнут. ЭДС ба­та­рей­ки от­но­ше­ние вну­трен­не­го со­про­тив­ле­ния ба­та­рей­ки к со­про­тив­ле­нию ре­зи­сто­ра . По­сле раз­мы­ка­ния клю­ча К в ре­зуль­та­те раз­ря­да кон­ден­са­то­ра на ре­зи­сто­ре вы­де­ля­ет­ся ко­ли­че­ство теп­ло­ты мкДж. Най­ди­те за­ряд кон­ден­са­то­ра до раз­мы­ка­ния клю­ча.

Ион с за­ря­дом и мас­сой про­хо­дит уско­ря­ю­щую раз­ность по­тен­ци­а­лов и по­сле это­го по­па­да­ет в од­но­род­ное маг­нит­ное поле с ин­дук­ци­ей , в ко­то­ром дви­жет­ся по окруж­но­сти ра­ди­у­сом Опре­де­ли­те Счи­тать, что уста­нов­ка на­хо­дит­ся в ва­ку­у­ме. Си­лой тя­же­сти и ско­ро­стью иона до про­хо­жде­ния уско­ря­ю­щей раз­но­сти по­тен­ци­а­лов пре­не­бречь.

В тре­уголь­ни­ке ABC угол C пря­мой, м. В вер­ши­не на­хо­дит­ся то­чеч­ный за­ряд Он дей­ству­ет с си­лой Н на то­чеч­ный за­ряд по­ме­щён­ный в вер­ши­ну Если за­ряд пе­ре­не­сти в вер­ши­ну то за­ря­ды бу­дут вза­и­мо­дей­ство­вать с си­лой Н. Най­ди­те

На про­во­дя­щих рель­сах, про­ло­жен­ных по на­клон­ной плос­ко­сти, в од­но­род­ном вер­ти­каль­ном маг­нит­ном поле на­хо­дит­ся го­ри­зон­таль­ный пря­мой про­вод­ник пря­мо­уголь­но­го се­че­ния мас­сой (см. ри­су­нок). Плос­кость на­кло­не­на к го­ри­зон­ту под уг­лом рас­сто­я­ние меж­ду рель­са­ми Ко­гда рель­сы под­клю­че­ны к ис­точ­ни­ку тока, по про­вод­ни­ку те­чёт по­сто­ян­ный ток и про­вод­ник по­сту­па­тель­но дви­жет­ся вверх по рель­сам рав­но­мер­но и пря­мо­ли­ней­но. Ко­эф­фи­ци­ент тре­ния меж­ду про­вод­ни­ком и рель­са­ми Чему ра­вен мо­дуль ин­дук­ции маг­нит­но­го поля Сде­лай­те ри­су­нок с ука­за­ни­ем сил, дей­ству­ю­щих на про­вод­ник.

Плос­кий воз­душ­ный кон­ден­са­тор под­клю­чи­ли к ис­точ­ни­ку по­сто­ян­но­го на­пря­же­ния и за­ря­ди­ли, а за­тем от­клю­чи­ли от ис­точ­ни­ка. По­сле это­го умень­ши­ли рас­сто­я­ние меж­ду его пла­сти­на­ми в 1,5 раза. Во сколь­ко раз при этом из­ме­ни­лась энер­гия элек­три­че­ско­го поля, на­коп­лен­ная кон­ден­са­то­ром? От­вет по­яс­ни­те, ука­зав, ка­кие фи­зи­че­ские за­ко­но­мер­но­сти Вы ис­поль­зо­ва­ли для объ­яс­не­ния.

В та­бли­це по­ка­за­но, как ме­ня­лось на­пря­же­ние на об­клад­ках кон­ден­са­то­ра иде­аль­но­го ко­ле­ба­тель­но­го кон­ту­ра при сво­бод­ных элек­тро­маг­нит­ных ко­ле­ба­ни­ях в этом кон­ту­ре.

Вы­чис­ли­те по этим дан­ным мак­си­маль­ную энер­гию кон­ден­са­то­ра, если ин­дук­тив­ность ка­туш­ки рав­на 4,3 мГн.

Че­ты­ре оди­на­ко­вые не­за­ря­жен­ные ме­тал­ли­че­ские пла­сти­ны рас­по­ло­же­ны па­рал­лель­но друг дру­гу на рав­ных рас­сто­я­ни­ях. Всё про­стран­ство меж­ду пла­сти­на­ми 3 и 4 за­пол­не­но твёр­дым од­но­род­ным ди­элек­три­ком с про­ни­ца­е­мо­стью Пла­сти­ны 1 и 3 со­еди­ня­ют тон­ким про­во­дом че­рез ба­та­рею с ЭДС а пла­сти­ны 2 и 4 — че­рез ба­та­рею с ЭДС Най­ди­те от­но­ше­ние где и — уста­но­вив­ши­е­ся за­ря­ды пла­стин 1 и 2.

Го­ри­зон­таль­ный про­вод­ник дли­ной см и мас­сой г рав­но­мер­но сколь­зит вниз (без тре­ния и без по­те­ри кон­так­та) по двум вер­ти­каль­ным ши­нам в од­но­род­ном го­ри­зон­таль­ном маг­нит­ном поле, пер­пен­ди­ку­ляр­ном про­вод­ни­ку, с ин­дук­ци­ей Тл. Вни­зу шины за­мкну­ты ре­зи­сто­ром. Па­рал­лель­но ре­зи­сто­ру под­клю­чен кон­ден­са­тор ем­ко­стью мкФ (см. ри­су­нок). Опре­де­ли­те со­про­тив­ле­ние ре­зи­сто­ра, если за­ряд кон­ден­са­то­ра мкКл. Со­про­тив­ле­ни­ем про­вод­ни­ка и шин пре­не­бречь.

Ка­кой ми­ни­маль­ный за­ряд нуж­но за­кре­пить в ниж­ней точ­ке сфе­ри­че­ской по­ло­сти ра­ди­у­са что­бы в поле тя­же­сти не­боль­шой ша­рик мас­сы и за­ря­да на­хо­дил­ся в верх­ней точ­ке по­ло­сти в по­ло­же­нии устой­чи­во­го рав­но­ве­сия?

Ни­хро­мо­вый про­вод­ник дли­ной вклю­чен в цепь по­сто­ян­но­го тока. К нему под­клю­ча­ют вольт­метр та­ким об­ра­зом, что одна из клемм вольт­мет­ра все­гда под­клю­че­на к на­ча­лу про­вод­ни­ка, а вто­рая мо­жет пе­ре­ме­щать­ся вдоль про­вод­ни­ка. На ри­сун­ке при­ве­де­на за­ви­си­мость по­ка­за­ний вольт­мет­ра от рас­сто­я­ния меж­ду клем­ма­ми. Как за­ви­сит от пло­щадь по­пе­реч­но­го се­че­ния про­вод­ни­ка? От­вет по­яс­ни­те, ука­зав, ка­кие фи­зи­че­ские за­ко­но­мер­но­сти Вы ис­поль­зо­ва­ли.