ЗАНЯТИЕ 16. Потенциал. Работа электрического поля. Связь напряжённости и потенциала.

Потенциал электростатического поля; его смысл. Потенциал поля несколь­ких за­рядов. Потенциальная энергия точечного заряда в точке поля с извест­ным по­те­н­­циалом. Работа перемещения заряда в поле. Разность потенциа­лов, её смысл, от­­личие от изменения потенциала. Прямая и обратная связь Е и j.

Потенциал поля точечного заряда. Эквипотенциальные поверх­нос­ти; их вид для поля точечного заряда, диполя, однородного поля.

Домашнее задание № 16

1. В вершинах правильного 6-угольника стороной 5 см нахо­дятся рав­ные то­чеч­­ные заряды 6.6 нКл. Найти работу электрических сил по пере­ме­щению заряда 3 нКл из центра 6-угольника в середину одной из сто­рон. (2.5 мкДж).

2. Шарик массой 1 г и зарядом 10 нКл перемещается из точки А с потен­циалом 600 В в точку В c нулевым потенциалом. Какой была его скорость в точке А, если в точке В она стала 20 см/с? (16.7 см/с).

3. В однородном поле напряжённостью 1 кВ/м перемещён заряд -25 нКл на 2 см по силовой линии. Найти работу поля, изменение потенциальной энергии заряда, разность потенциалов начальной и конечной точек. (-0.5 мкДж, 0.5 мкДж, 20 В)

4. Какой станет кинетическая энергия по­коившегося заряда 1 нКл при ра­з­гоне его полем из точки в 3 см от точечного заряда 1 мкКл в точку в 10 см? (210 мкДж)

Добавочные задачи для задолжников по практике: Р.736, 739.

ЗАНЯТИЕ 17. Поле в диэлектриках и проводниках. Ёмкость про­водника. Конденсаторы. Энергия заряженного тела и электрического поля.

Свободный заряд. Проводник. Диэлектрик; изолятор. Поведение диполя в од­но­родном и неоднородном поле. Сторонние и связанные за­ряды. Две модели линей­ных диэлектриков; сегнетоэлектрик. Полное поле в присутствии диэлектрика; полное поле внутри большой однород­ной пластины из линейного диэлектрика, внесённой в действующее нормально боковым граням однород­ное поле. Смысл от­но­сительной диэлек­три­чес­­кой проницаемости. Сила Куло­на, напряжённость и раз­ность потенциалов поля в безграничном линейном однород­ном жидком (газо­об­ра­з­­ном) диэлектрике.

Свойства заряженного проводника в элек­тро­статике: распределение поля, за­ряда, потенциала, вид силовых линий поля. Те же свойства для незаряженного проводника, внесённого в элек­трическое поле; явления электростатической инду­к­ции и электростатической защиты. Свойства цилиндра Фарадея.

Ёмкость проводника; её смысл. Ёмкость шара. Общая ёмкость, распределение зарядов и потенциала при соединении шаровых проводников. Конденсатор. Его ём­кость. Ём­кость плоского конденса­тора. Ём­­­­­­­­кость параллельно и после­до­ва­тель­но сое­ди­нё­н­ных конденсаторов; распре­де­ле­ние зарядов и напряжений здесь.

Энергия заряженного тела и конден­сатора. Объёмная плотность энергии элек­трического поля.

Домашнее задание № 17

1. Найти заряд положительного шарика массой 0.18 г из вещества плотностью 1800 кг/м³, уравновешенного в жидком диэлектрике плотностью 900 кг/м³, где создано направленное вверх однородное поле напряжённостью 45 кВ/м. (20 нКл)

2. Пластины плоского воздушного конденсатора площадью 300 см²раздвинуты на расстояние 3 мм. Между ними поместили металлическую пластину тол­щи­ной 1 мм с той же пло­щадью, конденсатор зарядили до 600 В и отсое­динили от источ­ника питания. На­­й­ти работу удаления пластины из конден­сатора (12 мкДж).

3. Шар радиусом 5 см, заряженный до потенциала 100 кВ, соединили про­во­д­ником с незаряженным шаром радиусом 6 см. Найти заряд и потенциал каждого шара после соединения (250 и 300 нКл, 45 кВ).

4. На погружённом в керосин проводящем шаре диаметром 6 см находится заряд 20 нКл. Найти объёмную плотность энергии электри­ческого поля на удалении 2 и 4 см от центра шара (0 и 28 мДж/м³ ).

Добавочные задачи для задолжников по практике: Р.717, 729

ЗАНЯТИЕ 18. Сила и плотность тока. Сторонние силы и ЭДС. За­ко­ны Ома и Джоуля-Ленца. Работа и мощность постоян­ного тока. Исто­ч­­ники тока.

Электрический ток. Сила тока; её смысл. Ток проводимости; кон­век­ци­он­ный ток. Плотность тока; её смысл и связь со скоростью движения зарядов в токе про­во­ди­мо­сти. Связь силы и плотности тока.

Постоянный ток. Его сила. Связь силы тока и числа элементарных зарядов, про­текающих через поперечное сечение проводника.

Смысл электрического сопротивления. Сопротивление однородного провод­ника по­сто­янного се­чения. Закон Ома для проводника (в инте­гральной форме). Смысл удельного сопротив­ления. Резистор. Сопро­тивление при параллельном и пос­ле­до­ватель­ном соединении резис­то­ров; рас­пределение токов и напряжений при этом. Шунт и добавочное сопро­тив­ление; расчёт их вели­чины.

Источник тока. Сторонние силы. Электродвижущая си­ла (ЭДС); её смысл. Эле­к­т­­рическая цепь. Закон Ома для участка цепи с ЭДС; пра­вило знаков. На­пряжение и разность потенциалов. Закон Ома для зам­кнутой цепи.

Закон Джоуля-Ленца. Работа и мощность постоянного тока на участке цепи без источников тока.

Определение общих ЭДС и внутреннего сопротивления при парал­лельном и последовательном соединении n одинаковых элемен­тов.

Домашнее задание № 18.

1. Гальванический элемент даёт на вне­шнее сопротивление 4 Ом ток 0.2 А, а на сопротивление 7 Ом - 0.14 А. Найти ток его короткого замыкания (0.47 А).

2. От источника напряжением 45 В надо питать спираль опротивлением 20 Ом, рассчитанную на напряжение 20 В. Есть три реостата а) 6 Ом, 2 А; б) 30 Ом, 4 А; в) 800 Ом, 0.6 А. Какой из них нужно использовать? (второй)

3. Элемент с ЭДС 1.1 В внутренним сопротивлением 1 Ом замкнут на сопротив­ле­ние 9 Ом. Найти ток в цепи и падение потенциала вне и внутри элемента. (0.11 А, 0.99 и 0.11 В)

4. Четыре лампы, рассчитанные на напряжение 3 В и силу тока 0.3 А, надо включить параллельно и питать от источника напряжением 5.4 В. Какой резистор надо включить последовательно лампам? Какая мощность на нём выделится? Как изменится накал ламп, если одну из них от­ключить? (2 Ом; 2,9 Вт; показать, что увеличится)

Добавочные задачи для задолжников по практике: Р.801, 807.