Задачи по электростатическое напряжение

Какова разность потенциалов между точками поля, если при перемещении заряда 12 мкКл из одной точки в другую электростатическое поле совершает работу 0,36 мДж? (Ответ дать в вольтах.)

Разность потенциалов представляет собой работу по переносу единичного заряда между точками поля. Следовательно, разность потенциалов равна

Модуль напряженности однородного электрического поля равен 100 В/м. Каков модуль разности потенциалов между двумя точками, расположенными на одной силовой линии поля на расстоянии 5 см? (Ответ дать в вольтах.)

Модуль разности потенциалов между точками, расположенными на одной силовой линии, связана с расстоянием между этими точками и напряженностью однородного электрического поля соотношением

В электрическую цепь включена медная проволока длиной При напряженности электрического поля сила тока в проводнике равна 2 А. Какое приложено напряжение к концам проволоки? (Ответ дать в вольтах.)

Разность потенциалов (напряжение) между двумя точками в однородном электрическом поле, расстояние между этими точками и напряженность поля связаны соотношением Внутри медной проволоки действует однородное электрическое поле, создаваемое источником. Следовательно, к концам проволоки приложено напряжение

В задачах части А часто дают лишние данные, чтобы немного запутать. Не переживайте по этому поводу.

Данияр Кульниязов (Соль Илецк) 15.05.2012 20:45:

При отсутствии силы тока ответ будет другим. Внутри проводника электростатического поля нет.

Может и есть, но в этой конкретной задаче исходя из школьного курса нет. В некоторых задачах здесь на сайте это учитывается.

Мякишев и др. Физика. 10 класс. § 103. Условия необходимые для существования электрического тока.

«Обычно именно электрическое поле внутри проводника служит причиной, вызывающей и поддерживающей упорядоченное движение заряженных частиц».

В данной задаче напряжённость не зависит от силы тока. При другой силе тока (изменив, например, площадь сечения проволоки) ответ получается тот же. Условие, что сила тока именно 2 А, лишнее.

Вообще условие задачи неправдоподобно. Для того чтобы сопротивление медной проволоки было 10 В / 2 А = 5 Ом, площадь её сечения должна быть 0,017 · 0,2 / 5 = 0,00068 мм 2 , т. е. диаметр проволоки 0,03 мм. Медная проволока такого сечения при силе тока 2 А моментально расплавится.

Шар радиусом 10 см равномерно заряжен электрическим зарядом. В таблице представлены результаты измерений модуля напряжённости E электрического поля от расстояния r до поверхности этого шара. Чему равен модуль заряда шара? (Ответ дать в нКл.) Коэффициент k принять равным 9·10 9 Н·м 2 /Кл 2 .

r, см	10	20	30	40	50
E, В/м	900	400	225	144	100

Напряжённость электрического поля любого сферически симметричного распределения зарядов, вне этих зарядов рассчитывается по формуле где R — расстояние от центра симметрии, в данном случае от центра шара. Заметим, что в таблице нам дано расстояние от поверхности шара. Если обозначить радиус шара за то Используя два любых соответственных значения E и r, найдём заряд шара:

Источник

Задачи по электростатическое напряжение

На уединённой неподвижной проводящей сфере радиусом R находится положительный заряд Q. Сфера находится в вакууме. Напряжённость электростатического поля сферы в точке A равна 36 В/м. Все расстояния указаны на рисунке. Выберите все верные утверждения, описывающих данную ситуацию.

1) Потенциал электростатического поля в точке C выше, чем в точке D:

2) Напряжённость электростатического поля в точке C E_C = 36 В/м.

3) Напряжённость электростатического поля в точке B E_B = 576 В/м.

4) Потенциал электростатического поля в точках B и C одинаков:

5) Потенциал электростатического поля в точках F и D одинаков:

Для точечного заряда и поля снаружи заряженной сферы верны формула: где Q — величина точечного заряда или заряда сферы, r — расстояние до точечного заряда или центра сферы. Потенциал на границе сферы равен потенциалу любой точки внутри сферы. Напряжённость поля внутри сферы равна нулю.

Рассмотрим предложенные утверждения.

1) Расстояние от точки C до центра сферы больше, чем расстояние от центра сферы до точки D, следовательно, потенциал в точке D больше потенциала в точке C. Утверждение 1 неверно.

2) Заметим, что точки A и C находятся на одинаковом расстоянии от центра сферы, следовательно, напряжённости поля в этих точках равны и равны 36 В/м. Утверждение 2 верно.

3) Как известно из сказанного выше, напряжённость поля внутри сферы равна нулю. Утверждение 3 неверно.

4) Потенциал в точке B равен потенциалу на поверхности сферы, расстояние от точки С до центра сферы больше радиуса сферы, следовательно, потенциал в точке С меньше потенциала в точке B. Утверждение 4 неверно.

5) Заметим, что точки F и D находятся на границе сферы, следовательно, потенциалы поля в этих точках равны. Утверждение 5 верно.

1) Потенциал электростатического поля в точке A выше, чем в точке F:

2) Потенциал электростатического поля в точках B и D одинаков:

3) Потенциал электростатического поля в точках A и B одинаков:

4) Напряжённость электростатического поля в точке C E_C = 9 В/м.

5) Напряжённость электростатического поля в точке B E_B = 0.

Для точечного заряда и поля снаружи заряженной сферы верны формулы: где Q — величина точечного заряда или заряда сферы, r — расстояние до точечного заряда или центра сферы. Потенциал на границе сферы равен потенциалу любой точки внутри сферы. Напряжённость поля внутри сферы равна нулю.

Рассмотрим предложенные утверждения.

1) Расстояние от точки A до центра сферы больше, чем расстояние от центра сферы до точки F, следовательно, потенциал в точке F больше потенциала в точке A. Утверждение 1 неверно.

2) Как известно из сказанного выше, потенциал внутри сферы равен потенциалу на границе сферы. Утверждение 2 верно.

3) Потенциал в точке B равен потенциалу на поверхности сферы, расстояние от точки A, до центра сферы больше радиуса сферы, следовательно, потенциал в точке A меньше потенциала в точке B. Утверждение 3 неверно.

4) Заметим, что точки A и C находятся на одинаковом расстоянии от центра сферы, следовательно, напряжённости поля в этих точках равны и равны 36 В/м. Утверждение 4 неверно.

5) Как известно из сказанного выше, напряжённость поля внутри сферы равна нулю. Утверждение 5 верно.

Два одинаковых по модулю точечных заряда находятся на оси OX. В точке с координатой x₀ = 0 м расположен отрицательный заряд; а в точке с координатой x₁ = a = 0,15 м — положительный заряд. В точке с координатой x₂ = 3a проекция на ось OX вектора напряжённости электростатического поля, созданного этими зарядами, равна 200 В/м. Определите модуль каждого из этих зарядов. Ответ дайте в нанокулонах.

По принципу суперпозиции полей E = E₂ − E₁. Напряженность поля, созданная каждым из зарядов, равна

Аналоги к заданию № 24967: 25000 Все

Точечный положительный заряд находится в точке A на плоскости XOY и имеет координаты (0; 0). Определите, какими должны быть координаты другого такого же заряда для того, чтобы в точке B, координаты которой равны (3; 4), вектор напряжённости электростатического поля, созданного этими двумя зарядами, был направлен параллельно оси OX. Ответ запишите без скобок в виде двух цифр, разделённых запятой (без пробела).

Вектор напряженности поля в точке В, созданного положительным зарядом. находящимся в точке А, направлен от него. Результирующий вектор напряженности поля по условию направлен горизонтально. Тогда делаем вывод, что вектор напряженности поля в точке В, созданного зарядом, находящимся в точке С, должен быть направлен от него вниз. Кроме того модули векторов напряженности E_A и должны быть равны. Тогда заряды равноудалены от точки В. Отсюда находим, что второй заряд находится в точке С с координатами (0;8).

Проволочный каркас, изогнутый в виде буквы П, заряжен равномерно по длине положительным зарядом. Определите, как направлен относительно рисунка (вправо, влево, вверх, вниз, к наблюдателю, от наблюдателя) вектор напряжённости электростатического поля, создаваемого этим заряженным каркасом в точке A. Ответ запишите словом (словами).

Читайте также: Стабилизатор напряжения для лодочного мотора своими руками схема
На каждом малом участке проводника находится положительный заряд напряжённость поля которого в точке А направлена от заряда. Суммарная напряжённость поля, созданного левым проводником, направлена вправо, правым — влево, верхним — вниз. Используя принцип суперпозиции полей, получаем, что результирующий вектор напряжённости направлен вниз.

На рисунке изображён вектор напряжённости электрического поля в точке С, которое создано двумя точечными зарядами: q_A и q_B. Каков заряд q_B, если заряд q_A равен +2 нКл? Ответ укажите со знаком. Ответ дайте в нКл.

Из рисунка следует, что заряды расположены от точки С на одинаковом расстоянии. По принципу суперпозиции полей и может быть найден как сумма векторов по правилу параллелограмма. Достроим параллелограмм. Из условия и рисунка видно, что заряды а также, что Следовательно, модуль заряда в точке В в 2 раза больше заряда в точке А. Таким образом,

Аналоги к заданию № 1922: 20035 Все

В опыте по проверке закона Кулона используются крутильные весы, в которых друг к другу притягиваются два маленьких разноимённо заряженных шарика. После установления равновесия коромысла весов заряд положительно заряженного шарика уменьшили и снова дождались установления равновесия коромысла. Никаких других изменений в экспериментальной установке не проводили. Определите, как изменятся в состоянии равновесия расстояние между шариками и модуль напряжённости электростатического поля вблизи поверхности положительно заряженного шарика. Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

шариками Модуль напряжённости электростатического

поля вблизи поверхности положительно заряженного шарика
Крутильные весы предназначены для проверки закона Кулона. Их вид представлен на рисунке. По закону Кулона

Следовательно, при уменьшении одного заряда сила притяжения уменьшится, рычаг повернётся на меньший угол, расстояние между шариками увеличится. Модуль напряжённости поля, созданного точечным зарядом, равен

Тогда при уменьшении заряда уменьшится и модуль напряжённости.

Два одинаковых по модулю точечных заряда находятся на оси OX. В точке с координатой x₀ = 0 м расположен отрицательный заряд; а в точке с координатой x₁ = a = 0,5 м — положительный заряд. В точке с координатой x₂ = 3a проекция на ось OX вектора напряжённости электростатического поля, созданного этими зарядами, равна 40 В/м. Определите модуль каждого из этих зарядов. Ответ дайте в нКл.

По принципу суперпозиции полей E = E₂ − E₁. Напряженность поля, созданная каждым из зарядов, равна

В проводящий шар с полостью помещен отрицательный заряд, как показано на рисунке. Нарисуйте линии напряженности внутри полости, внутри шара, снаружи шара. Если напряженность отсутствует, напишите, что E = 0. На каждом участке отметьте не менее 8 линий напряженности.

1. Вокруг отрицательного заряда q возникает электрическое поле. Так как диэлектриком является воздух, диэлектрическая проницаемость которого то напряженность поля почти такая же, как в вакууме.

2. Под действием этого электрического поля в проводящем шаре свободные электроны придут в движение от внутренней части полости к внешней. В результате электростатической индукции на внутренней части полости возникает недостаток электронов, на внешней — избыток, из-за чего на внутренней части индуцируется равномерно распределенный положительный заряд, на внешней — отрицательный заряд.

3. Внутри проводника напряженность электрического поля равна 0. Линии напряженности поля будут направлены от положительного заряда внутри шара и к отрицательному заряду на поверхности шара.

Заряженный железный шарик радиусом r опущен в сосуд с маслом плотностью = 900 кг/м 3 . В масле создали однородное вертикальное электрическое поле напряжённостью Е₁ = 30 кВ/см, в результате чего шарик оказался в равновесии, будучи взвешенным в масле. Поле какой напряжённостью Е₂ надо создать в масле в данном сосуде, чтобы шарик того же размера и с таким же зарядом, но изготовленный из алюминия, тоже оказался в равновесии?

Читайте также: Esp8266 измерение напряжения аккумулятора
1. На шарик действуют по вертикали следующие три силы: вниз — сила тяжести Vg,

вверх — выталкивающая сила Архимеда и электростатическая сила qE. Здесь — плотность железа, — объём шарика.

2. В равновесии сумма этих сил должна равняться нулю: qE + r 3 g − _ж r 3 g = 0.

3. Выражая отсюда q (это модуль заряда шарика, так как возможны две ситуации: q > 0, Е > 0, или q

q = 4 r 3 (_ж − )

4. Для алюминиевого шарика аналогичным образом получаем: q = 4 r 3 (_ал − )

5. Деля первое уравнение на второе, находим:

Аналоги к заданию № 23318: 24120 23350 24173 Все

Заряженный железный шарик радиусом r опущен в сосуд с маслом плотностью = 900 кг/м 3 . В масле создали однородное вертикальное электрическое поле напряжённостью Е₁ = 30 кВ/см, в результате чего шарик оказался в равновесии, будучи взвешенным в масле. Поле какой напряжённостью Е₂ надо создать в масле в данном сосуде, чтобы шарик того же размера и с таким же зарядом, но изготовленный из латуни плотностью = 8500 кг/м 3 , тоже оказался в равновесии?

1. На шарик действуют по вертикали следующие три силы: вниз — сила тяжести Vg,

вверх — выталкивающая сила Архимеда и электростатическая сила qE. Здесь — плотность железа, — объём шарика.

2. В равновесии сумма этих сил должна равняться нулю:

qE + r 3 g − _ж r 3 g = 0.

3. Выражая отсюда q (это модуль заряда шарика, так как возможны две ситуации: q > 0, Е > 0, или q 3 (_ж − )

4. Для латунного шарика аналогичным образом получаем: q = 4 r 3 (_л − )

5. Деля первое уравнение на второе, находим:

Аналоги к заданию № 23318: 24120 23350 24173 Все

Точечный положительный заряд находится в точке A на плоскости XOY и имеет координаты (0; 0). Определите, какими должны быть координаты другого такого же заряда для того, чтобы в точке B, координаты которой равны (3; 4), вектор напряжённости электростатического поля, созданного этими двумя зарядами, был направлен параллельно оси OY. Ответ запишите без скобок в виде двух цифр, разделённых запятой (без пробела).

Второй заряд находится в точке С.

Внутри незаряженного металлического шара радиусом r₁ = 40 см имеются две сферические полости радиусами расположенные таким образом, что их поверхности почти соприкасаются в центре шара. В центре одной полости поместили заряд нКл, а затем в центре другой — заряд нКл (см. рисунок). Найдите модуль и направление вектора напряжённости электростатического поля в точке O, находящейся на расстоянии R = 1 м от центра шара на перпендикуляре к отрезку, соединяющему центры полостей.

В электростатике считается, что электрическое поле внутри металла отсутствует, так как иначе свободные заряды внутри металла двигались бы. Поэтому при помещении заряда в первую полость на её стенках индуцируется заряд и по принципу суперпозиции суммарное поле этих двух зарядов в металле шара равно нулю. По закону сохранения электрического заряда и в силу электронейтральности шара избыточный заряд равен Он вытесняется на поверхность шара и равномерно распределяется по ней, так как заряды внутри металла не создают поля и не влияют на распределение зарядов на поверхности шара.

После помещения заряда во вторую полость всё происходит аналогичным образом, и на поверхность шара вытесняется дополнительно заряд так что теперь на поверхности шара равномерно распределяется суммарный заряд

Поле равномерно заряженного шара вне его совпадает с полем точечного заряда, помещённого в центр шара, поэтому, согласно закону Кулона, поле в точке O, находящейся на расстоянии R от центра шара, по модулю равно В/м и направлено вдоль радиуса от центра шара к точке

Здесь — электрическая постоянная.

Ответ: В/м, вектор направлен от центра шара к точке

Источник