Магнитный поток однородного

магнитного поля через площадку S

где α – угол между вектором В и

нормалью к площадке.

 

Закон электромагнитной индукции

где N – число витков контура.

 

Потокосцепление контура с током

где L – индуктивность контура.

 

Электродвижущая сила самоиндукции

Индуктивность соленоида

где V – объем соленоида,

n – число витков на единицу

длины соленоида.

 

Мгновенное значение силы тока в

цепи, обладающей сопротивлением R

и индуктивностью L

 

Энергия магнитного поля

Объемная плотность энергии

магнитного поля

 

Примеры решения задач

 

1. В углах при основании равнобедренного треугольника с боковой стороной 8 см расположены заряды q₁ и q₂. Определить силу, действующую на заряд 1 нКл, помещенный в вершине треугольника. Угол при вершине 120⁰. Рассмотреть случаи: а) q₁ = q₂ = 2 нКл; б) q₁ = - q₂ = 2 нКл.

Дано: |q₁| = |q₂| = 2 ∙ 10^-9 Кл; q₃ = 10^-9 Кл; r = 0,08 м; α = 30⁰; ε = 1.

Найти: F₁, F₂.

Решение. В соответствии с принципом суперпозиции поле каждого из зарядов q₁ и q₂ действует на заряд q₁ независимо. Это значит, что на заряд q₃ действуют силы (рис. 1,а)

 

 

Так как |q₁| = |q₂|, то |F₁₃| = |F₂₃|. Векторная сумма F = F₁ + F₂ является искомой величиной. Модуль силы определяется по теореме косинусов В случае одноименных зарядов q₁ и q₂ из рис. 1,а видно, что угол β = 120⁰, поэтому F₁ = F₁₃ = F₂₃;

 

 

В случае разноименных зарядов q₁ и q₂ из рис. 1,б видно, что угол β = 60⁰ и, следовательно,

Ответ: F₁ = 2,8 мкН; F₂ = 4,8 мкН.

 

 

2. Два равных отрицательных заряда по 9 нКл находятся в воде на расстоянии 8 см друг от друга. Определить напряженность и потенциал поля в точке, расположенной на расстоянии 5 см от зарядов.

Дано: q₁ = q₂ = -9 ∙ 10^-9 Кл; ε = 81; r₀ = 0,08 м; r₁ = r₂ = 0,05 м.

Найти: Е, φ.

Решение. Напряженность поля, создаваемого в точке А (рис. 2) зарядами q₁ и q₂ по принципу суперпозиции полей, равна векторной сумме напряженностей, создаваемых каждым из зарядов:

Е = Е₁ + Е₂. (1)

По теореме косинусов

(2)

 

Напряженность точечного заряда q

 

 

где ε – диэлектрическая проницаемость; ε₀ – электрическая постоянная; r – расстояние от заряда до точки поля, в которой определяется его напряженность. Заряды q₁ и q₂ отрицательны, следовательно, векторы его Е₁иЕ₂направлены по линиям напряженности к зарядам. По условию заряды q₁ = q₂ расположены на одинаковом расстоянии от точки А, поэтому Е₁ = Е₂. Следовательно, формула (2) принимает вид Е = Е₁ ∙ cos α, где cos α = h/r₁,

 

 

Тогда напряженность в точке А

 

 

 

Потенциал φ, создаваемый системой точечных зарядов в данной точке поля, равен алгебраической сумме потенциалов, создаваемых каждым из зарядов Потенциал φ результирующего поля в точке А равен φ = φ₁ + φ₂. Потенциал поля, создаваемого точечным зарядом, Следовательно,

 

Ответ: Е = 480 В/м; φ = - 40 В.

3. Заряд 1 нКл переносится в воздухе из точки, находящейся на расстоянии 1 м от бесконечно длинной равномерно заряженной нити, в точку на расстоянии 10 см от нее. Определить работу, совершаемую против сил поля, если линейная плотность заряда нити 1 мкКл/м. Какая работа совершается на последних 10 см пути?

Дано: r₀ = 0,1 м; r₁ = 1 м; r₂ = 0,2 м; q = 1 ∙ 10^-9 Кл; ε = 1; τ = 1 ∙ 10^-6 Кл/м.

Найти: А₁, А₂.

Решение. Работа внешней силы по перемещению заряда q из точки поля с потенциалом φ_i в точку с потенциалом φ₀ равна

 

(1)

 

Бесконечно равномерно заряженная нить с линейной плотностью заряда τ создает аксиально – симметричное поле напряженностью Напряженность и потенциал этого поля связаны соотношением откуда Разность потенциалов точек поля на расстоянии r_i и r₀ от нити

 

(2)

 

Подставляя в формулу (1) найденное выражение для разности потенциалов из (2), определим работу, совершаемую внешними силами по перемещению заряда из точки, находящейся на расстоянии 1 м, до точки, расположенной на расстоянии 0,1 м от нити:

 

Вычислим на калькуляторе выражение по программе

1 Вп 9 /-/ × 1 Вп 6 /-/ × 10 ln ÷ 2 ÷ F π ÷ 8,85 ÷ 1 Вп 12 /-/ =

Показания индикатора: 4,14087 ∙ 10^-5, т.е. 4,1∙ 10^-5 Дж.

Работа по перемещению заряда на последних 10 см пути равна

 

 

Ответ: А₁ = 4,1 ∙ 10^-5 Дж; А₂ = 1,25 ∙ 10^-5 Дж .

4. К одной из обкладок плоского конденсатора прилегает стеклянная плоскопараллельная пластинка (ε₁ = 7) толщиной 9 мм. После того как конденсатор отключили от источника напряжения 220 В и вынули стеклянную пластинку, между обкладками установилась разность потенциалов 976 В. Определить зазор между обкладками и отношение конечной и начальной энергии конденсатора.

Дано: U₁ = 220 В; U₂ = 976 В; d₁ = 9 ∙ 10^-3 м; ε₁ = 7; ε₂ = 1.

Найти: d₀; W₁/W₂.

Решение. После отключения конденсатора и удаления стеклянной пластинки заряд на его обкладках остается неизменным, т.е. выполняется равенство

(1)

 

где С₁ и С₂ – электроемкости конденсаторов в начальном и конечном случае.

По условию конденсатор вначале является слоистым и его электроемкость определяется по формуле

 

(2)

 

где S – площадь обкладок; d₀ – зазор между ними, d₁ – толщина стеклянной пластинки; ε₁ и ε₂ – диэлектрические проницаемости стекла и воздуха соответственно.

После удаления стеклянной пластинки электроемкости конденсатора

 

(3)

Подставляя (2) и (3) в (1), получим

 

откуда

 

Начальная и конечная энергии конденсатора

 

 

Тогда отношение эти энергий W₂/W₁ = Учитывая (1), получим

 

 

Ответ: d₀ = 1 ∙ 10^-2 м; W₂/W₁ = 4,44.

5. Батарею из двух конденсаторов емкостью 400 и 500 пФ соединили последовательно и включили в сеть с напряжением 220 В. Потом батарею отключили от сети, конденсаторы разъединили и соединили параллельно обкладками, имеющими одноименные заряды. Каким будет напряжение на зажимах полученной батареи?

Дано: U₁ = 220 В; С₁ = 400 пФ; С₂ = 500 пФ.

Найти: U₂.

Решение. У последовательно соединенных конденсаторов заряды на обкладках равны по модулю q₁ = q₂ = q и заряд батареи равен заряду одного конденсатора. Емкость батареи последовательно соединенных конденсаторов определяется по формуле Для батареи из двух конденсаторов

 

а их заряд

(1)

 

При отключении конденсаторов их заряд сохраняется. У параллельно соединенных конденсаторов заряд батареи равен сумме емкостей зарядов конденсаторов q’ = q₁ + q₂, а емкость – сумме емкостей

 

 

Напряжение на зажимах батареи из двух параллельно соединенных конденсаторов

 

(2)

 

Подставляя (2) в (1), получаем

 

Ответ: U₂ = 108,6 В.

6. Заряд конденсатора 1 мкКл, площадь пластин 100 см², зазор между пластинками заполнен слюдой. Определить объемную плотность энергии поля конденсатора и силу притяжения пластин.

Дано: q = 10^-6 Кл; S = 10^-2 м²; ε = 6.

Найти: w; F.

Решение. Сила притяжения между двумя разноименно заряженными обкладками конденсатора

(1)

 

где Е – напряженность поля конденсатора; S – площадь обкладок конденсатора; ε – диэлектрическая проницаемость слюды; ε₀ – электрическая постоянная.

Напряженность однородного поля плоского конденсатора

 

(2)

 

где σ = q/S – поверхностная плотность заряда. Подставляя (2) в (1), получаем

 

 

Объемная плотность энергии электрического поля

 

w = (3)

Подставляя (2) в (3), получаем

 

w = w =

Ответ: F = 0,94 Н; w = 94,2 Дж/м³.

7. В медном проводнике сечением 6 мм и длиной 5 м течет ток. За 1 мин в проводнике выделяется 18 Дж теплоты. Определить напряженность поля, плотность и силу электрического тока в проводнике.

Дано: S = 6 ∙ 10^-6 м²; l = 5 м; t = 60 с; q = 18 Дж; ρ = 1,7 ∙10^-8 Ом ∙ м.

Найти: E; j; J.

Решение. Для решения задачи используем закон Ома и Джоуля – Ленца. Закон Ома в дифференциальной форме имеет вид

 

j = γE, (1)

 

где j – плотность тока; E – напряженность поля; γ – удельная проводимость.

Закон Джоуля – Ленца

(2)

Здесь J – сила тока, t – время.

(3)

- сопротивление проводника, где ρ, l, S – удельное сопротивление, длина и площадь поперечного сечения проводника соответственно.

Силу тока J находим из (2) с учетом (3):

 

 

По определению, плотность тока равна j = J/S;

 

 

Напряженность поля в проводнике определим из (1), учитывая, что γ = 1/ρ.

 

 

Ответ: E = 1,3 ∙ 10^-2 В/м; J = 4,6 А; j = 7,7 ∙ 10⁵ А/м² .

 

8. Внутреннее сопротивление аккумулятора 2 Ом. При замыкании его

одним резистором сила тока равна 4 А, при замыкании другим – 2 А. Во внешней цепи в обоих случаях выделяется одинаковая мощность. Определить электродвижущую силу аккумулятора и внешние сопротивления.

Дано: r = 2 Ом; J₁ = 4 A; J₂ = 2A; N₁ = N₂.

Найти: ξ; R₁; R₂.

Решение. Закон Ома для замкнутой (полной) цепи имеет вид

 

(1)

 

где r – внутреннее сопротивление источника тока; ξ – э. д. с. аккумулятора;

R₁ и R₂ – внешние сопротивления цепей.

Уравнения (1) представим в виде

 

(2)

 

Из равенства (2) следует, что

(3)

 

Мощность, выделяемая во внешней цепи в первом и во втором случаях, соответственно равна

 

Из условия равенства мощностей следует, что

 

(4)

 

Решая совместно уравнения (3) и (4), получаем

 

(5)

 

Подставляя (5) в (2), получаем

 

 

Ответ: ξ = 12 В; R₁ = 1 Ом; R₂ = 4 Ом.

9.Электродвижущая сила батареи равна 20 В. Коэффициент полезного действия батареи составляет 0,8 при силе тока 4 А. Чему равно внутреннее сопротивление батареи?

Дано: ξ = 20 В; η = 0,8; J = 4 A.

Найти: r.

Решение. Коэффициент полезного действия источника тока η равен отношению падения напряжения во внешней цепи к его электродвижущей силе.

 

(1)

откуда

(2)

 

Используя выражение закона Ома для замкнутой цепи получаем

 

(3)

 

Подставляя (2) в (3) и выполняя преобразования, находим

 

Ответ: r = 1 Ом.

10. По двум бесконечно длинным прямолинейным проводникам, находящимся на расстоянии 50 см друг от друга, в одном направлении текут токи J₁ и J₂ силой по 5 А. Между проводниками на расстоянии 30 см от первого расположен кольцевой проводник с током J₃ силой 5 А (рис. 3). Радиус кольца 20 см. Определить индукцию и напряженность магнитного поля, создаваемого токами в центре кольцевого проводника.

Дано: J₁ = J₂ = J₃ = J = 5 А; r₁ = 0,2 м; r₃ = 0,2 м.

Найти: В; Н.

Решение. В соответствии с принципом суперпозиции индукция результирующего магнитного поля в точке А равна

 

В = В₁+ В₂+ В₃, (1)

 

где В₁и В₂ – индукции полей, создаваемых соответственно токами J₁ и J₂, направленными за плоскость рисунка; В₃ – индукция поля, создаваемая кольцевым током. Как видно из рис. 3, векторы В₁и В₂ направлены по одной прямой в противоположные стороны, поэтому их сумма В₁+ В₂= В₁₂равна по модулю

(2)

 

Индукция поля, создаваемого бесконечно длинным проводником с током,

 

(3)

 

где μ₀ – магнитная постоянная; μ – магнитная проницаемость среды (для воздуха μ = 1); r₁, r₂ – расстояние от проводников до центра кольца. Подставляя (3) в (2), получаем

(4)

 

 

 

Индукция поля, создаваемого кольцевым проводником с током,

 

(5)

 

где r₃ – радиус кольца.

Как видно из рис. 3, векторы В₁₂ и В₃ взаимно перпендикулярны, поэтому или, учитывая выражения (4) и (5), имеем

 

 

Вычислим на калькуляторе выражение

по программе

[( 0,3 - 0,2 )] × = х→П F π × = × 0,3 F х² = × 0,2 F х² = F х→П ÷ П→х = П→х 1 ÷ 0,2 F х² = F х→П + П→х = √ х→П 12,56 ВП 7 /-/ х 5 ÷ 2 = F х→П × П→х =

Показания индикатора: 1,57111 ∙ 10^-5 , т.е. 15,67 мкТл.

Напряженность магнитного поля

 

Ответ: В = 15,7 мкТл; Н = 12,5 А.

11. Электрон, пройдя ускоряющую разность потенциалов 88 кВ, влетает в однородное магнитное поле перпендикулярно его линиям индукции. Индукция поля равна 0,01 Тл. Определить радиус траектории электрона.

Дано: U = 88 кВ; В = 0,01 Тл; е = 1,6 ∙ 10^-19 Кл.

Найти: r.

Решение. В магнитном поле с индукцией В на электрон, движущийся со скоростью v перпендикулярно В, действует сила Лоренца

 

(1)

 

которая обусловливает центростремительное ускорение электрона при его движении по окружности:

(2)

 

где m – масса электрона; е – его заряд; r – радиус траектории его движения.

Пройдя ускоряющую разность потенциалов U, электрон приобретает кинетическую энергию , равную работе А сил электрического поля Отсюда находим скорость электрона:

 

(3)

 

Из уравнения (2) с учетом (3) найдем радиус траектории:

 

 

Ответ: r = 0,1 м.

12. Соленоид длиной 20 см и диаметром 4 см имеет плотную трехслойную обмотку из провода диаметром 0,1 мм. По обмотке соленоида течет ток 0,1 А. Зависимость В = f(H) для материала сердечника приведена на рис. 4. Определить напряженность и индукцию поля в соленоиде, магнитную проницаемость сердечника, индуктивность соленоида, энергию и объемную плотность энергии поля соленоида.

Дано: l = 0,2 м; D = 0,04 м; N = 3; d = 1 ∙ 10^-4 м; J = 0,1 А.

Найти: H; B; μ; L; W; w.

Решение. Поле внутри соленоида можно считать однородным. В этом случае напряженность поля

(1)

где J – сила тока в обмотке;

(2)

- число витков, приходящихся на единицу длины соленоида; N – число слоев обмотки; d – диаметр провода. Тогда

 

 

 

 

 

По графику В = f(H) находим, что напряженности 3000 А/м соответствует индукция 1,7 Тл. Используя связь между индукцией и напряженностью

 

(3)

 

определим магнитную проницаемость

 

 

Индуктивность соленоида

 

(4)

 

где l – длина, S = πD²/4 – площадь поперечного сечения соленоида. Учитывая (2), получаем

(5)

 

Объемная плотность энергии магнитного поля

 

 

Энергия магнитного поля соленоида

 

(6)

или

(7)

 

Подставляя числовые данные в (7), получаем

Ответ: H = 3000 А/м; B = 1,7 Тл; μ = 450; L = 128 Гн;

w = 2,55 кДж/м³; W = 0,64 Дж.

13. На соленоид (см. условие и решение задачи 12) надето изолированное кольцо того же диаметра. Определить электродвижущую силу индукции в кольце и электродвижущую силу самоиндукции в соленоиде, если за 0,01 с ток в его обмотке равномерно снижается до нуля.

Дано: B = 1,7 Тл; D = 0,04 м; J₁ = 0,1 А; L = 128 Гн; Δt = 10^-2 с; J₂ = 0.

Найти: ξ_i, ξ_s.

Решение. По условию за время Δt = 0,01 с сила тока в обмотке соленоида равномерно уменьшается от 0,1 А до нуля, поэтому магнитный поток, пронизывающий площадь кольца S = πD²/4, уменьшается от Ф₁ = BS до Ф₂ = 0. Электродвижущая сила индукции, возникающая в кольце,

 

Электродвижущая сила самоиндукции ξ_s, возникающая в соленоиде при выключении тока в нем, Так как при выключении сила тока уменьшается до нуля равномерно, то

 

Тогда

Ответ: ξ_i = 0,21 В, ξ_s = 1280 В.

14.Виток радиусом 5 см с током 1 А помещен в однородное магнитное поле напряженностью 5000 А/м так, что нормаль к витку составляет угол 60⁰ с направлением поля. Какую работу совершат силы поля при повороте витка в устойчивое положение?

Дано: r = 0,05 м; J = 1 А; Н = 5000 А/м; α = 60⁰.

Найти: А.

Решение. Работа А при повороте витка с током J в магнитном поле

 

(1)

 

Здесь ΔФ = Ф₂ – Ф₁ – изменение магнитного потока сквозь площадь витка S = πr²;

Ф₁ = B ∙ S ∙cos α – магнитный поток, пронизывающий виток в начальном положении, где α – угол между векторами n и В.

Устойчивым положением витка в магнитном поле является такое поле, при котором направление нормали к нему совпадает с вектором индукции, т.е. cos α = 1. Следовательно, Ф₂ = B ∙ S. Таким образом, ΔФ = Вπr²∙ (1 - cos α). Учитывая, что В = μμ₀Н, имеем

 

(2)

Подставляя (2) в (1), получаем

 

 

Ответ: А = 2,46 ∙ 10^-5 Дж.

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №2

 

1. В вершинах квадрата со стороной 0,1 м расположены равные одноименные заряды. Потенциал создаваемого ими поля в центре квадрата равен 500 В. Определить заряд.

2. В вершинах квадрата со стороной 0,5 м расположены заряды одинаковой величины. В случае, когда два соседних заряда положительные, а два других – отрицательные, напряженность поля в центре квадрата равна 144 В/м. Определять заряд.

3. В вершинах квадрата со стороной 0,1 м помещены заряды по 0,1 нКл. Определить напряженность и потенциал поля в центре квадрата, если один из зарядов отличается по знаку от остальных.

4. Пространство между двумя параллельными бесконечными

плоскостями с поверхностной плотностью зарядов + 5 ∙ 10^-8 и - 9 ∙ 10^-8 Кл/м² заполнено стеклом. Определить напряженность поля: а) между плоскостями; б) вне плоскостей.

5. На расстоянии 8 см друг от друга в воздухе находятся два заряда по 1 нКл. Определить напряженность и потенциал поля в точке, находящейся на расстоянии 5 см от зарядов.

6. Две параллельные плоскости одноименно заряжены с поверхностной плотностью зарядов 2 и 4 нКл/м². Определить напряженность поля: а) между плоскостями; б) вне плоскостей.

7. Если в центр квадрата, в вершинах которого находятся заряды по +2 нКл, поместить отрицательный заряд, то результирующая сила, действующая на каждый заряд, будет равна нулю. Вычислить числовое значение отрицательного заряда.

8. Заряды по 1 нКл помещены в вершинах равностороннего треугольника со стороной 0,2 м. Равнодействующая сил, действующих на четвертый заряд, помещенный на середине одной из сторон треугольника, равна 0,6 мкН. Определить этот заряд, напряженность и потенциал поля в точке его расположения.

9. Два шарика массой по 2 мг подвешены в общей точке на нитях длиной 0,5 м. Шарикам сообщили заряд и нити разошлись на угол 90°. Определить напряженность и потенциал поля в точке подвеса шарика.

10. Два одинаковых заряда находятся в воздухе на расстоянии 0,1 м друг от друга. Напряженность поля в точке, удаленной на расстоянии 0,06 м от одного и 0,08 м от другого заряда, равна 10 кВ/м. Определить потенциал поля в этой точке и значение зарядов.

11. Пылинка массой 8 ∙ 10^-15 кг удерживается в равновесии между горизонтально расположенными обкладками плоского конденсатора. Разность потенциалов между обкладками 490 В, а зазор между ними 1 см. Определить, во сколько раз заряд пылинки больше элементарного заряда.

12. В поле бесконечной равномерно заряженной плоскости с поверхностной плотностью заряда 10 мкКл/м² перемещается заряд из точки, находящейся на расстояния 0,1 м от плоскости, в точку на расстояния 0,5 м от нее. Определить заряд, если при этом совершается работа 1 мДж.

13. Какую работу нужно совершить, чтобы заряды 1 и 2 нКл, находившиеся на расстоянии 0,5 м, сблизились до 0,1 м?

14. Поверхностная плотность заряда бесконечной равномерно заряженной плоскости равна 30 нКл/м². Определить поток вектора напряженности через поверхность сферы диаметром 15 см, рассекаемой этой плоскостью пополам.

15. Заряд 1 нКл переносится из бесконечности в точку, находящуюся на расстоянии 0,1 м от поверхности металлической сферы радиусом 0,1 м, заряженной с поверхностной плотностью 10^-5 Кл/м². Определить работу перемещения заряда.

16. Заряд 1 нКл притянулся к бесконечной плоскости, равномерно заряженной с поверхностной плотностью 0,2 мкКл/м². На каком расстоянии от плоскости находился заряд, если работа сил поля по его перемещению равна 1 мкДж?

17. Какую работу совершают силы поля, если одноименные заряды 1 и 2 нКл, находившиеся на расстоянии 1 см, разошлись до расстояния 10 см?

18. Со скоростью 2 ∙ 10⁷ м/с электрон влетает в пространство между обкладками плоского конденсатора в середине зазора в направлении, параллельном обкладкам. При какой минимальной разности потенциалов на обкладках электрон не вылетит из конденсатора, если длина конденсатора 10 см, а расстояние между его обкладками 1 см?

19. Заряд – 1 нКл переместился в поле заряда + 1,5 нКл из точки с потенциалом 100 В в точку с потенциалом 600 В. Определить работу сил поля и расстояние между этими точками.

20. Заряд 1 нКл находится на расстояния 0,2 м от бесконечно длинной равномерно заряженной нити. Под действием поля нити заряд перемещается на 0,1 м. Определить линейную плотность заряда нити, если работа сил поля равна 0,1 мкДж.

21. Конденсатор с парафиновым диэлектриком заряжен до разности потенциалов 150 В. Напряженность поля 6 ∙ 10⁶ В/м, площадь пластин 6 см². Определить емкость конденсатора и поверхностную плотность заряда на обкладках.

22.Вычислить емкость батареи, состоящей из трех конденсаторов емкостью 1 мкФ каждый, при всех возможных случаях их соединения.

23. Заряд на каждом из двух последовательно соединенных конденсаторов емкостью 18 и 10 пкФ равен 0,09 нКл. Определить напряжение: а) на батарее конденсаторов; б) на каждом конденсаторе.

24. Конденсатор емкостью 6 мкФ последовательно соединен с конденсатором неизвестной емкости и они подключены к источнику постоянного напряжения 12 В. Определить емкость второго конденсатора и напряжения на каждом конденсаторе, если заряд батареи 24 мкКл.

25. Два конденсатора одинаковой емкости по 3 мкФ заряжены один до напряжения 100 В, а другой – до 200 В. Определять напряжение между обкладками конденсаторов, если их соединить параллельно: а) одноименно; б) разноименно заряженными обкладками.

26. Плоский воздушный конденсатор заряжен до разности потенциалов 300 В. Площадь пластин 1 см², напряженность поля в зазоре между ними 300 кВ/м. Определить поверхностную плотность заряда на пластинах, емкость и энергию конденсатора.

27. Найти объемную плотность энергии электрического поля, создаваемого заряженной металлической сферой радиусом 5 см на расстоянии 5 см от ее поверхности, если поверхностная плотность заряда на ней 2 мкКл/м².

28. Площадь пластин плоского слюдяного конденсатора 1,1 см², зазор между ними 3 мм. При разряде конденсатора выделилась энергия 1 мкДж. До какой разности потенциалов был заряжен конденсатор?

29. Энергия плоского воздушного конденсатора 0,4 нДж, разность потенциалов на обкладках 600 В, площадь пластин 1 см². Определить расстояние между обкладками, напряженность и объемную плотность энергии поля конденсатора.

30. Под действием силы притяжения 1 мН диэлектрик между обкладками конденсатора находится под давлением 1 Па. Определить энергию и объемную плотность энергии поля конденсатора, если расстояние между его обкладками 1 мм.

31. Плотность тока в никелиновом проводнике длиной 25 м равна 1 МА/м². Определить разность потенциалов на концах проводника.

32. Определить плотность тока, текущего по проводнику длиной 5 м, если на концах его поддерживается разность потенциалов 2 В. Удельное сопротивление материала 2 мкОм ∙ м.

33. 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?

34. Температура вольфрамовой нити электролампы 2000 °С, диаметр 0,02 мм, сила тока в ней 4 А. Определить напряженность поля в нити.

35. На концах никелинового проводника длиной 5 м поддерживается разность потенциалов 12 В. Определить плотность тока в проводнике, если его температура 540 °С.

36. Внутреннее сопротивление аккумулятора 1 Ом. При силе тока 2 А его к. п. д. равен 0,8. Определить электродвижущую силу аккумулятора.

37. Определить электродвижущую силу аккумуляторной батареи, ток короткого замыкания которой 10 А, если при подключении к ней резистора сопротивлением 2 Ом сила тока в цепи равна 1 А.

38. Электродвижущая сила аккумулятора автомобиля 12 В. При силе тока 3 А его к. п. д. равен 0,8. Определить внутреннее сопротивление аккумулятора.

39. К источнику тока подключают один раз резистор сопротивлением 1 Ом, другой раз – 4 Ом. В обоих случаях на резисторах за одно и то же время выделяется одинаковое количество теплоты. Определить внутреннее сопротивление источника тока.

40. Два одинаковых источника тока соединены в одном случае последовательно, в другом – параллельно и замкнуты на внешнее сопротивление 1 Ом. При каком внутреннем сопротивлении источника сила тока во внешней цепи будет в обоих случаях одинаковой?

41. Два бесконечно длинных прямолинейных проводника с токами 6 и 8 А расположены перпендикулярно друг другу. Определить индукцию и напряженность магнитного поля на середине кратчайшего расстояния между проводниками, равного 20 см.

42. По двум бесконечно длинным прямолинейным параллельным проводникам, расстояние между которыми 15 см, в одном направлении текут токи 4 и 6 А. Определить расстояние от проводника с меньшим током до геометрического места точек, в котором напряженность магнитного поля равна нулю.

43. Решить задачу 42 для случая, когда токи текут в противоположных направлениях.

44. По двум бесконечно длинным прямолинейным параллельным проводникам текут токи 5 и 10 А в одном направлении. Геометрическое место точек, в котором индукция магнитно