[vsesdal]
Количество страниц учебной работы: 13,7
Содержание:
Контрольная работа по физике № 2
«Электростатика. Постоянный ток. Магнитное поле в вакууме»
Вариант № 3
203. Тонкие стержни в вакууме образуют квадрат со стороной a. Стержни заряжены с линейной плотностью ? = 1,3 нКл/м. Найти потенциал ? в центре квадрата
213. Тонкий стержень, находящийся в вакууме, согнут в кольцо радиуса R = 10,0 см, и несёт равномерно распределённый заряд Q1 = 11,0 нКл. Какую работу A12 совершат внешние силы, чтобы перенести заряд Q2 = 5,0 нКл из точки 1 (в центре кольца) в точку 2, расположенную на оси кольца на расстоянии a = 20,0 см от точки 1?
223. Между пластинами плоского конденсатора, расстояние между которыми d = 1,0 см, заряженного до разности потенциалов U = 600 B, находятся два слоя диэлектриков: стекла (?1 = 7) толщиной d1 = 7,0 мм и эбонита (?2 = 3) толщиной d2 = 3,0 мм. Площадь S пластин конденсатора равна 200 см2. Найти электроёмкость C конденсатора, электрическое смещение D, напряжённость электростатического поля E и падение потенциала ??i в каждом слое.
233. Шар радиуса R1 = 10,0 см заряжен до потенциала ?1 = 300 B, а шар радиуса R2 = 15,0 см – до потенциала ?2 = 600 В. Шары привели в соприкосновение друг с другом. Какая по величине энергия W выделится при этом? Принять, что шары находятся в жидкости с диэлектрической проницаемостью ? = 6,5.
243. На участке цепи сопротивлением R = 3,0 Ом напряжение изменяется по закону U(t) = U0/(1 + ??t), где U0 = 12,0 B, ? = 1,5 с–1. Определить заряд Q, прошедший по проводнику в интервале времени от t1 = 0 c до t2 = 2,0 c.
253. В вакууме по двум бесконечно длинным прямым параллельным проводам, расположенным на расстоянии d = 20,0 см друг от друга, текут токи силой I1 = 50,0 A и I2 = 100,0 A в противоположных направлениях. Определить индукцию магнитного поля B в точке A, удалённой на расстояние r1 = 25,0 см от первого и на r2 = 40,0 см от второго провода.
263. По трём длинным параллельным прямым проводникам, находящимся в вакууме на одинаковом расстоянии a = 10,0 см друг от друга, текут одинаковые токи силой I1 = I2 = I3 = I = 50,0 A. В двух проводах направления токов совпадают. Вычислить силу F, действующую на отрезок длиной l = 1 м каждого проводника.
273. По тонкому стержню длиной l = 20,0 см равномерно распределён заряд Q = 240 нКл. Стержень приведён во вращение с частотой n = 10 с–1 относительно оси, перпендикулярной стержню и проходящей через его середину. Определить: 1) магнитный момент pm кругового тока, обусловленный вращением заряженного стержня; 2) отношение магнитного момента к моменту импульса (pm /L), если стержень имеет массу m = 12 г.
283. Прямой бесконечно длинный провод с током I1 = 8,0 A и прямоугольная рамка, по которой протекает ток I2 = 4,0 A, находятся в вакууме и расположены в одной плоскости. Ближайшая сторона рамки длиной l = 25,0 см, параллельна прямому току и отстоит от него на расстояние r1 = b, где b – длина другой стороны рамки (см. рис. 3.3 приложения). Определить работу A сил поля по перемещению рамки параллельно самой себе до расстояния от её ближайшей к току I1 стороны r2 = 3b.
Учебная работа № 188394. Контрольная Электростатика. Постоянный ток. Магнитное поле в вакууме Вариант № 3
Выдержка из похожей работы
Электростатика проводников
…..держание
Введение
.
Электростатическое поле проводников
.
Энергия электростатического поля проводников
.
Проводящий эллипсоид
.
Силы, действующие на проводник
Выводы
Список
использованной литературы
Введение
Предмет макроскопической
электродинамики составляет изучение электромагнитных полей в пространстве,
заполненном веществом. Как и всякая макроскопическая теория, электродинамика
оперирует физическими величинами, усредненными по «физически бесконечно малым»
элементам объема, не интересуясь микроскопическими колебаниями этих величин,
связанными с молекулярным строением вещества. Так. Вместо истинного
«микроскопического» значения напряженности электрического поля е
рассматривается ее усредненное значение, обозначаемое .
Основные уравнения электродинамики
сплошных сред получаются посредством усреднения уравнений электромагнитного
поля в пустоте. Такой переход от микро- к макроскопическим уравнениям был
впервые произведен Лоренцем (H.A. Lorentz, 1902).
Вид уравнений макроскопической
электродинамики и смысл входящих в них величин существенно зависят от
физической природы материальной среды, а также от характера изменения поля со
временем. Поэтому представляется рациональным производить вывод и исследование
этих уравнений для каждой категории физических объектов отдельно.
1. Электростатическое поле
проводников
Как известно, в отношении электрических
свойств все тела делятся на две категории – проводники и диэлектрики, причем
первые отличаются от вторых тем, что всякое электрическое поле вызывает в них
движение зарядов – электрический ток.
Начнем с изучения постоянных
электрических полей, создаваемых заряженными проводниками (электростатика
проводников). Из основного свойства проводников, прежде всего, следует, что в
электростатическом случае напряженность электрического поля внутри них должна
быть равной нулю. Действительно, отличная от пули напряженность E привела бы
к возникновению тока; между тем распространение тока в проводнике связано с
диссипацией энергии и потому не может само по себе (без внешних источников
энергии) поддерживаться в стационарном состоянии.
Отсюда в свою очередь следует, что
все заряды в проводнике должны быть распределены по его поверхности: наличие
зарядов в объеме проводника непременно привело бы к возникновению
электрического поля в нем.
Задача электростатики проводников
сводится к определению электрического поля в пустоте, вне проводников, и к
определению распределения зарядов по поверхности проводников.
В точках, не слишком близких к
поверхности тела, среднее поле E в пустоте фактически совпадает с
истинным полем e. Эти две величины отличаются друг
от друга лишь в непосредственной близости к телу. Точные микроскопические
уравнения Максвелла в пустоте гласят:
, ,
(h –
микроскопическая напряженность магнитного поля). Так как среднее магнитное поле
предполагается отсутствующим, то и производная обращается в результате усреднения в
нуль
, ,
т. е. является потенциальным полем с
потенциалом , связанным
с напряженностью соотношением
и удовлетворяющим уравнению Лапласа
.
Граничные условия для поля Е на
поверхности проводника следуют из самого уравнения . Выберем
ось z по направлению нормали n к поверхности проводника в некоторой его точке.
Компонента Ez поля в
непосредственной близости к поверхности тела достигает очень больших значений.
Существенно, что если поверхность
однородна, производные , вдоль
поверхности остаются конечными, несмотря на обращение самого Ez в
бесконечность. Поэтому из
следует, что конечно.
Это значит, что Ey непрерывно на поверхности. То же
самое относится и к Ex, а поскольку внутри проводника
вообще Е = 0, то мы приходим к выводу, что касательные компоненты внешнего поля
на его поверхности должны обращаться в нуль:
t = 0.
Таким образом, электростатическое
поле должно быть нормальным к поверхности проводника в каждой ее точке.
Поскольку , то это
значит, что потенциал поля должен быть постоянным вдоль всей поверхности
проводника.
…