Свойства электростатических полей

ЗАДАНИЕ № 16

Какие из утверждений справедливы относительно статических электрических полей?

А) Силовые линии поля являются разомкнутыми.

Б) Силовые линии поля являются замкнутыми.

В) Электростатическое поле является потенциальным.

Г) Электростатическое поле является вихревым.

ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

1) А и В ; 2) А и Г ; 3) Б и В ; 4) Б и Г .

ЗАДАНИЕ № 17

Работа сил электростатического поля при перемещении заряда q из точки 1 в точку 2 равна 20 Дж, а из точки 1 в точку 3 равна 70 Дж. Чему равна работа при перемещении того же заряда из точки 2 в точку 3?

ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

1) 50 Дж ; 2) 90 Дж ;

3) – 50 Дж ; 4) – 90 Дж .

ЗАДАНИЕ № 18

Работа сил электростатического поля при перемещении заряда q из точки 1 в точку 2 равна 20 Дж, а из точки 2 в точку 3 равна 30 Дж. Чему равна работа при перемещении того же заряда из точки 3 в точку 1?

ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

1) 10 Дж ; 2) 50 Дж ;

3) –10 Дж ; 4) – 50 Дж .

ЗАДАНИЕ № 19

Точечный заряд q находится в центре сферической поверхности. Если добавить заряд q за пределами сферы, то поток вектора напряженности электростатического поля через поверхность сферы…

ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

1) уменьшится; 2) увеличится; 3) не изменится.

ЗАДАНИЕ № 20

Дана система точечных зарядов в вакууме и замкнутые поверхности S₁ , S₂ , и S₃ . Поток вектора напряженности электростатического поля равен нулю через…

ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

1) поверхность S₃ ;

2) поверхности S₂ и S₃ ;

3) поверхность S₂ ;

4)поверхность S₁ .

--------------------------

Указания к заданиям 16 – 20

Силовые линии электростатического поля являются разомкнутыми.

Электростатическое поле является потенциальным, т. к. работа A сил электростатического поля по перемещению заряда q₀ из точки 1 в точку 2 не зависит от формы пути, а определяется только разностью потенциалов φ поля в начальной (φ₁) и конечной (φ₂) точках траектории: A = q₀ (φ₁ – φ₂) .

Работа сил электростатического поля по перемещению заряда по произвольному замкнутому контуру равна нулю.

Поток вектора напряженности электростатического поля через элементарную площадку dS

, где – вектор, равный по величине площади площадки dS и направленный по вектору нормали к площадке dS .

Поток вектора через замкнутую поверхность S

По теореме Остроградского – Гаусса поток вектора напряженности электростатического поля в вакууме через произвольную замкнутую поверхность равен отношению величины электрического заряда, охватываемого этой поверхностью, к электрической постоянной ε₀ , т.е.

ДИЭЛЕКТРИКИ В ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОМ ПОЛЕ

ЗАДАНИЕ № 21

На рисунке представлены графики, отражающие характер зависимости поляризованности Рдиэлектрика от напряженности поля Е.

Укажите зависимость, соответствующую неполярным диэлектрикам.

ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:1) 1 ; 2) 2 ; 3) 3 ; 4) 4 .

ЗАДАНИЕ № 22

Какие утверждения справедливы для неполярного диэлектрика?

А) Дипольный момент молекул диэлектрика в отсутствие внешнего электрического поля равен нулю.

Б) Диэлектрическая восприимчивость диэлектрика не зависит от температуры.

В) Поляризованность диэлектрика прямо пропорциональна напряженности электрического поля.

ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

1) А и В ; 2) только А ; 3) Б и В ;

4) А и Б ; 5) А, Б и В .

ЗАДАНИЕ № 23

Какие утверждения справедливы для полярного диэлектрика?

А) Дипольный момент молекул диэлектрика в отсутствие внешнего электрического поля равен нулю.

Б) Диэлектрическая восприимчивость обратно пропорциональна температуре.

В) Образец диэлектрика в неоднородном внешнем электрическом поле втягивается в область более сильного поля.

ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

1) А и В ; 2) только А ; 3) Б и В ;

4) А и Б ; 5) А, Б и В .

ЗАДАНИЕ № 24

Жесткий электрический диполь находится в однородном электрическом поле.

Момент сил, действующий на диполь, направлен …

ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

1) к нам ; 2) от нас ;

3) параллельно вектору ;

4) вверх ; 5) вниз.

--------------------------

Указания к заданиям № 21 – 24

В отличии от проводников в диэлектриках нет свободных электрических зарядов, а входящие в состав молекул диэлектрика заряды являются связанными.

В неполярных диэлектриках в отсутствии внешнего поля дипольный момент молекул равен нулю, а в полярных диэлектриках каждая молекула обладает собственным дипольным моментом.

Электрический диполь – это система двух связанных между собой равных по величине, но противоположных по знаку зарядов + q и – q , расположенных на расстоянии l друг от друга.

Дипольный момент – это вектор , который направлен от отрицательного заряда диполя к его положительному заряду.

Дипольный момент единицы объема диэлектрика называется поляризованностью диэлектрика .

При помещении неполярного диэлектрика в электростатическое поле вследствие поляризации возникают элементарные электрические диполи, и диэлектрик приобретает поляризованность, которая зависит от напряжённости внешнего электростатического поля следующим образом: (χ – диэлектрическая восприимчивость вещества). Диэлектрическая восприимчивость неполярного диэлектрика не зависит от температуры.

При помещении полярного диэлектрика в электростатическое поле дипольные моменты его молекул стремятся ориентироваться вдоль вектора напряженности внешнего электростатического поля, создавая поляризованность диэлектрика, но тепловое движение молекул, зависящее от температуры, препятствует их полной ориентации по направлению поля, причём диэлектрическая восприимчивость полярного диэлектрика обратно пропорциональна температуре.

При помещении электрического диполя с дипольным моментом в однородное электрическое поле с напряжённостью на этот диполь действует вращательный момент , стремящийся сориентировать диполь по направлению поля, причём .

ЭЛЕКТРОЁМКОСТЬ

ЗАДАНИЕ № 25

Плоский конденсатор между обкладками содержит диэлектрик. Конденсатор подключили к источнику напряжения, а затем удалили диэлектрик. Что при этом произошло?

А) Ёмкость конденсатора уменьшилась.

Б) Напряженность поля увеличилась.

В) Заряд на обкладках уменьшился.

ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

1) только A ; 2) только Б ; 3) только В ; 4) только A и В ; 5) A , Б , В .

ЗАДАНИЕ № 26

Плоский конденсатор между обкладками содержит диэлектрик. Конденсатор подключили к источнику напряжения, а после зарядки конденсатора отключили его и затем удалили диэлектрик. Что при этом произошло?

А) Ёмкость конденсатора уменьшилась.

Б) Напряженность поля увеличилась.

В) Напряжение на обкладках увеличилось.

ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

1) только A ; 2) только Б ; 3) только В ; 4) только A и В ; 5) A , Б , В .

--------------------------

Указание к заданиям № 25, 26

Электроёмкость С плоского конденсатора определяется величиной заряда q , необходимого для создания разности потенциалов (напряжения) U на обкладках конденсатора величиной 1 В : .

Электроёмкость С плоского конденсатора зависит от площади S обкладок конденсатора, расстояния d между ними и диэлектрической проницаемости ε диэлектрика, расположенного между обкладками конденсатора: .

Диэлектрическая проницаемость ε диэлектрика показывает во сколько раз напряжённость поля Е внутри диэлектрика меньше, чем напряжённость внешнего электростатического поля Е₀ , т. е. Е = Е₀/ε .

Напряженность поля Е внутри конденсатора и напряжение U на его обкладках связаны соотношением:

Е = U/d ( d – расстояние между обкладками конденсатора).