Электроемкость проводящей сферы

Емкость уединенного проводника сферической формы прямо пропорциональна относительной диэлектрической проницаемости среды, окружающей проводник, и радиусу проводника:

Конденсатор - электротехническое устройство, накапливающее заряд
( два проводника, разделенных слоем диэлектрика ). Проводники, образующие конденсатор, называются его обкладками.

Между обкладками конденсатора, заряженными разноименно, образуется однородное электрическое поле.

Емкость плоского конденсатора прямо пропорциональна относительной диэлектрической проницаемости диэлектрика между обкладками, площади обкладок конденсатора и обратно пропорциональна расстоянию между обкладками:

Энергия заряженного конденсатора:

Практическое занятие № 10

Наименование занятия:Постоянный электрический ток.

Цель занятия: отработать навык решения задач по электродинамике.

Подготовка к занятию:лекция № 11. Касьянов В.А. Физика-11 § 1-6.

В-1

Задание на занятие:

1. Сколько метров медного провода диаметром 0.4 мм потребуется для изготовления реостата сопротивлением 180 Ом?

2. Электрическое сопротивление вольфрамовой нити при 0 °С равно 3.6 Ом. Найдите электрическое сопротивление при температуре 2700 °К.

3. Сколько электронов проходит через поперечное сечение проводника за 1,2 минуты. При условии, что сила тока в проводнике 50 А.

4. Найти скорость упорядоченного движения в никелиновом проводнике, при напряженности поля 70 мВ/м, концентрация электронов проводимости в котором .

5. Определите массу серебра, выделившегося на катоде при электролизе азотнокислого серебра за время 2 часа, если к ванне приложено напряжение 1,2 В, а сопротивление ванны 5 Ом. Электрохимический эквивалент серебра 11,2 * кг/Кл.

6. Найти энергию ионизации молекул гелия, если известно, что длина их свободного пробега 5 мкм, а напряженность поля равна 35 мВ/м. Какую скорость имеют электроны при ударе о молекулу?

7. Почему нельзя перевозить бензин в пластиковых канистрах?

8. Плоский конденсатор подключен к источнику напряжением 7,5 кВ. При каком расстоянии между пластинами произойдет пробой, если ударная ионизация воздуха начинается при напряженности поля 4 МВ/м?

В-2

Задание на занятие:

1. Определите удельное сопротивление провода диаметром 1.4 мм, если его длина 36 см, а сопротивление 1.2 Ом.

2. Электрическое сопротивление алюминиевой нити при температуре 23 °С равно 4 Ом. Найдите электрическое сопротивление нити при 0 °С.

3. Найти концентрацию электронов проводимости, если скорость упорядоченного движения электронов в проводе площадью поперечного сечения 3 равна 0,0007 м/с, при силе тока в 20 А.

4. Какое количество вещества осядет на катоде из марганца трех валентного металла за 2 часа, при силе тока 9 А.

5. Какой наименьшей скоростью должен обладать электрон, чтобы ионизировать атом азота, если потенциал ионизации U азота равен 14,5 В?

6. Расстояние между электродами в трубке, наполненной парами ртути, 12 см. Какова средняя длина свободного пробега электрона, если самостоятельный разряд наступает при напряжении 750 В? Энергия ионизации паров ртути Дж.

7. Чем объяснить, что при промышленном изготовлении пороха его частицы обволакивают порошком графита?

8. Найти скорость упорядоченного движения электронов в медном проводе площадью поперечного сечения 42 ,при силе тока 70 А, считая, что на каждый атом приходится один электрон проводимости.

Содержание отчёта:

1. Записать наименование и цель занятия.

2. Ответить на контрольные вопросы и получить допуск к работе.

3. Выполнить задания.

Контрольные вопросы:

1.Электрическое сопротивление (Определение, формулы).

2.Сформулируйте закон Ома для участка цепи и запишите формулу.

3.Дайте определение источника тока. Запишите виды источников тока.

4.Дайте определение силы тока. Запишите формулу для расчета.

5.Запишите формулы для расчета силы тока в металлах и электролитах.

6.Дайте определение резистора.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Электродинамика-это наука о свойствах и закономерностях поведения особого вида материи- электромагнитного поля, осуществляющего взаимодействие между электрически заряженными телами и частицами.

Электрическим токомназываютупорядоченное движение заряженных частиц.

Сила тока-это заряд, перенесенный в единицу времени, [I]=А.

Электрический ток в разных средах:

Среды	Носители зарядов	Формула
Металлы	Свободные электроны
Электролиты	Положительные и отрицательные ионы
Газы и плазма	Электроны и ионы	-
Вакуум	Электроны, вылетевшие в результате термоэлектрической эмиссии	-
Полупроводники	Электроны и «дырки»	-

Электрическое сопротивление-величина, характеризующая свойства проводника препятствовать прохождению электрического тока.

Закон Ома для участка цепи:

Практическоезанятие № 11

Наименование работы:Работа и мощность электрического тока.

Цель занятия: применение теоретических знаний для решения задач.

Подготовка: лекция № 12. Касьянов В.А. Физика-11 § 7 - 9.

В-1

Задание на занятие:

1. Гальванический элемент с ЭДС 5 В и внутренним сопротивлением 0.2 Ом замкнут на проводник сопротивлением 40 Ом. Чему равно напряжение на этом проводнике?

2. Какое количество теплоты выделится на реостате, сопротивление которого 6 Ом, если за 5 мин через него прошел электрический заряд, равный 600 Кл?

3. Сколько гальванических элементов с ЭДС 1,5 В и внутренним сопротивлением 0,5 Ом нужно соединить параллельно, чтобы сила тока была равной 0,5 А при сопротивлении внешней цепи 2,9 Ом?

4. Электрическая лампа с вольфрамовой нитью рассчитана на напряжение U = 220 B и потребляет в рабочем режиме мощность P = 100 Вт. Сопротивление отключенной от сети лампы при температуре 0 °С равно R_o= 40 Ом. Найдите температуру t нити лампы в рабочем режиме, если температурный коэффициент сопротивления вольфрама α = 4,1 × 10⁻³К⁻¹. Изменением длины нити при нагреве пренебречь.

5. Найти напряженность электрического поля в проводнике, если известно, что плотность тока равна 15 А/ .

6. Какова мощность тока в каждом из резисторов (см. рис.), если напряжение на источнике тока 150 В, а сопротивление резисторов .

7. Найти скорость упорядоченного движения электронов в медном проводнике, при плотности тока 12,34 А/ . Считая, что число свободных электронов в 1 см³ алюминия равно числу атомов.

В-2

Задание на занятие:

1. При питании лампочки от элемента с ЭДС 3 В, сила тока в цепи равна 0.4 А. Найдите работу сторонних сил в элементе за 1 минуту.

2. В проводнике за 1 минуту выделилось 18 кДж теплоты, сила тока при этом равна 25 А. Найдите сопротивление этого проводника.

3. Чему равна сила тока при коротком замыкании аккумулятора с ЭДС 10 В и внутренним сопротивлением 0.3 Ом?

4. Каково напряжение на резисторе сопротивлением 360 Ом, если за 12 мин электрическим током была совершена работа 450 Дж?

5. В медном проводнике длиной l=23 м и площадью S поперечного сечения, равной 0,4 мм², идет ток. При этом ежесекундно выделяется количество теплоты Q=0,43 Дж. Сколько электронов N проходит за 1 с через поперечное сечение этого проводника?

6. Найдите напряжение на полюсах источника тока (см. рис.). Каковы силы тока в резисторах? Сопротивление резисторов ; ЭДС источника тока 20 В, его внутренне сопротивление 1 Ом.

7. Обмотка электрического кипятильника имеет две секции. Если включена только первая секция, то вода закипает через t₁=1230 с, если только вторая, то через t₂=23 мин. Через сколько минут закипит вода, если обе секции включить последовательно? параллельно?

Содержание отчета.

1. Записать наименование и цель занятия.

2. Ответить на контрольные вопросы и получить допуск к работе.

3. Выполнить задания.

Контрольные вопросы:

1) Работа тока (Определение, формулы).

2) Сформулировать закон Джоуля- Ленца.

3) Дайте определение сторонним силам.

4) Сформулировать закон Ома для полной цепи.

5) Мощность тока (Определение, формулы).

6) Плотность тока (Определение, формула).

7) Дать определение ЭДС, записать формулу.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Стационарное электрическое поле, перемещающее заряды по проводнику, совершает работу. Эту работу называют работой тока. Работа электрического тока на участке цепи, как следует из определения напряжения:

Единица работы электрического тока в СИ — джоуль (Дж). 1 Дж представляет работу тока, эквивалентную механической работе в 1 Дж. 1 Дж = Кл·В = А·В·с.

Скорость совершения работы тока на данном участке цепи характеризует мощность тока. Мощность тока определяют по формуле .

Используя закон Ома для участка цепи, можно записать иначе формулу для мощности тока: . В этом случае речь идет о тепловой мощности.

Единица мощности тока — ватт: 1 Вт = Дж/с. Отсюда Дж = Вт·с.

Кроме того, применяют внесистемные единицы: киловатт-час или гектоватт-час: 1 кВт·ч = 3,6·106 Дж = 3,6 МДж; 1 гВт·ч = 3,6·105 Дж = 360 кДж.