Что такое findslide.org?

FindSlide.org - это сайт презентаций, докладов, шаблонов в формате PowerPoint.


Для правообладателей

Обратная связь

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Яндекс.Метрика

Презентация на тему Примеры решения задач

Содержание

Закон КулонаСистема неподвижных электрических зарядов взаимодействует между собой посредствам электрического поля. Взаимодействие осуществляется не мгновенно, а со скоростью распространения света с = 3⋅108 м/с.Основной закон электростатического взаимодействия неподвижных точечных (размеры заряженных тел на много меньше расстояния
Примеры решения задач Закон КулонаСистема неподвижных электрических зарядов взаимодействует между собой посредствам электрического поля. Взаимодействие При решении задач закон Кулона удобнее представлять в скалярной формеКулон (Кл) – Задача 1.Четыре равных по величине заряда находятся в вершинах квадрата.Как будут вести Задача 2.К шёлковым нитям длиной l = 0,2 м, точки подвеса которых Задача 3.Два одинаковых металлических шарика заряжены так, что заряд одного из них Электрическое полеЭлектрическим полем называется часть пространства, в котором проявляются электрические силы. Представление Пусть электрическое поле создаётся двумя точечными зарядами q1 и q2 с напряженностями Интеграл работы не зависит от положения начальной и конечной точек, а так Задача 4.Проводящий шар радиусом R = 0,3 м имеет поверхностную плотностьзаряда σ Задача 6.Два заряда q1 = 2⋅10− 8 Кл и q2 = 1,6⋅10 Электрическая ёмкостьЕсли нейтральный проводник поместить в электрическое поле, то через короткое время При решении практических задач используются следующие единицы электроёмкости:• 1 микрофарада (мкФ): 1мкФ Задача 7.Определить потенциал точки, расположенной на расстоянии r = 2 м отточечного Задача 9.Какое расстояние должно быть между двумя плоскими пластинами,чтобы при разности потенциалов Задача 10.До какого потенциала зарядился сферический проводник радиусом R= 0,1 м, если Задача 12.К пластинам плоского конденсатора, находящимся на расстоянии другот друга d = Постоянный электрический токВыделим в проводнике физическималый объём, внутри которогонаправленно движутся со средней Георг Симон Ом в 1825 г. опубликовал работу, в которой установил экспериментально В реальных электрических цепях обязательно присутствует ЭДС источника ε и внутреннее сопротивление Правила КирхгофаПервое правило Кирхгофа. Это правило относится к узлам электрических цепей, т.е. Использование правил Кирхгофа может привести к достаточно сложным алгебраическим уравнениям. Ситуация упрощается Закон Джоуля − ЛенцаВ неподвижном проводнике движущиеся носители за-ряда, в соответствие с Задача 14.Найти скорость упорядоченного движения электронов в проводнике сечением S = 5 Задача 16.Как изменится сопротивление не изолированного проводника, если егосложить пополам, а затем Задача 16.Определить эквивалентное сопротивление цепей при условии R1 = R2 =R3 = 1 Ом.Решение. Задача 17.Электродвижущая сила источника ε = 6 В. При внешнем сопротивле-нии цепи Задача 19.ЭДС источника ε = 4 В, r = 1 Ом, R1 Задача 20.В электрическом чайнике вода закипает через τ1 = 12 минут после Задача 21.На металлическую пластину падает электромагнитное излучение, вы-бивающее электроны из пластинки. Максимальная Задача 23.Чему равен угол падения светового луча в воздухе на поверхностьводы, если Спасибоза внимание!
Слайды презентации

Слайд 2 Закон Кулона
Система неподвижных электрических зарядов взаимодействует между собой

Закон КулонаСистема неподвижных электрических зарядов взаимодействует между собой посредствам электрического поля.

посредствам электрического поля. Взаимодействие осуществляется не мгновенно, а со

скоростью распространения света с = 3⋅108 м/с.
Основной закон электростатического взаимодействия неподвижных то
чечных (размеры заряженных тел на много меньше расстояния между ними) был сформулирован в 1785 г. французским физиком Шарлем Огюстом Кулоном (1736 – 1806).

Закон Кулона: сила электрического взаимодействия между двумя неподвижными точечными зарядами в вакууме пропорциональна произведению модулей их зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними:





где


Слайд 3 При решении задач закон Кулона удобнее представлять в

При решении задач закон Кулона удобнее представлять в скалярной формеКулон (Кл)

скалярной форме
Кулон (Кл) – единица электрического заряда определяемая как

количество электричества, проходящее через поперечное сечение проводника при силе тока в 1 А за время 1с.
Кулон является весьма большой величиной. Так, например, два заряда q1 =q2 = 1Кл, помещённые на расстояние r = 1 м, взаимодействуют в соответствии с (1.3) с силой F ≅ 9⋅109Н ( вес 900 тыс. тонн груза).
На практике используют чаще всего микрокулоны ( 1мкКл = 10 – 6 Кл ) и нанокулоны (1нКл = 10 – 9 Кл).
Влияние среды на взаимодействие электрических зарядов определяется безразмерной величиной ε − диэлектрической проницаемостью среды. Диэлектрическая проницаемость показывает, во сколько раз сила кулоновского взаимодействия в данной среде меньше чем в вакууме:

Слайд 4 Задача 1.
Четыре равных по величине заряда находятся в

Задача 1.Четыре равных по величине заряда находятся в вершинах квадрата.Как будут

вершинах квадрата.
Как будут вести себя заряды, будучи предоставленными, самим

себе: сближаться, отдаляться или находится в равновесии?

Решение.
Выделим один из зарядов, например, q3 и рассмотрим действующую на него систему сил Кулона:

Ответ: заряды сближаются


Слайд 5 Задача 2.
К шёлковым нитям длиной l = 0,2

Задача 2.К шёлковым нитям длиной l = 0,2 м, точки подвеса

м, точки подвеса которых находятся
на одном уровне на расстоянии

х = 0,1 м друг от друга, подвешены два маленьких шарика массой m = 50 мг каждый. При сообщении шарикам равных по модулю и противоположных по знаку зарядов, шарики сблизились на расстояние r = 2 см. Определить заряды, сообщённые шарикам.
Решение.

Угол отклонения нити от равновесно-
го положения ϕ определим из прямоугольного треугольника ΔOAB:



Натяжение нити:


Отсюда

Ответ: qx = 2,1 нКл


Слайд 6 Задача 3.
Два одинаковых металлических шарика заряжены так, что

Задача 3.Два одинаковых металлических шарика заряжены так, что заряд одного из

заряд одного из них в пять раз больше другого.

Шарики привели в соприкосновение и раздвинули на прежнее расстояние. Как изменится сила взаимодействия, если шарики были заряжены:
1.одноимённо? 2. разноимённо?
Решение.
Одноименно заряженные шарики:






2. Разноименно заряженные шарики:


Слайд 7 Электрическое поле
Электрическим полем называется часть пространства, в котором

Электрическое полеЭлектрическим полем называется часть пространства, в котором проявляются электрические силы.

прояв
ляются электрические силы. Представление об электрическом поле было введено

в науку М. Фарадеем в 19 в. Согласно Фарадею, каждый покоящийся заряд создаёт в окружающем пространстве электрическое поле. Поле одного заряда действует на другой заряд, и наоборот; так осуществляется взаимодействие зарядов.
Для характеристики электрических полей оказалось более полезным рас
сматривать не силу Кулона в каждой точке поля, а отношение силы Кулона к пробному заряду.

Для изолированного точечного заряда, расположенного в вакууме или
сухом воздухе, напряжённость создаваемого им электрического поля определяется непосредственно из уравнения закона Кулона:

Майкл Фараде́й (1791 -1867) — английский физик-экспериментатор, химик . Основоположник учения об электромагнитном поле.


Слайд 8 Пусть электрическое поле создаётся двумя точечными зарядами q1

Пусть электрическое поле создаётся двумя точечными зарядами q1 и q2 с

и q2 с напряженностями E1 и E2.Результирующее поле может

быть найдено по правилам сложения векторов, т.е. путём геометрического сложения:






Найдём далее работу, совершаемую си-
лой Кулона на элементарном перемещении
заряда:


В поле точечного зарядаработа на конечном
перемещении определится в виде интеграла:

Слайд 9 Интеграл работы не зависит от положения начальной и

Интеграл работы не зависит от положения начальной и конечной точек, а

конечной точек, а так же от формы траектории, по

которой перемещается заряд q, а определяется только положениями начальной и конечной точек перемещения:



Свойство потенциальности обусловлено тем обстоятельством, что в
электростатических полях проявляются консервативные силы, дающие возможность каждую точку поля охарактеризовать с энергетических позиций. Работа, совершаемая в электростатическом поле, совершается за счёт уменьшения потенциальной энергии (П) заряда.


Полученные выше уравнения работы показывают, что так же как и напря-
жённость, работа пропорциональна величине заряда. В этой связи целесообразно рассмотреть отношение потенциальной энергии поля П к пробному заряду q , что даст новую характеристику поля − потенциал.
Работу электрического поля при перемещении заряда q из точки 1 в
точку 2 можно определить как разность потенциалов поля в этих точках:

где φ1=П1/q, φ2=П2/q.

Слайд 10 Задача 4.
Проводящий шар радиусом R = 0,3 м

Задача 4.Проводящий шар радиусом R = 0,3 м имеет поверхностную плотностьзаряда

имеет поверхностную плотность
заряда σ = 2⋅10 − 8 Кл/м2.

Найти напряжённость поля в точке, находящейся на расстоянии r = 0,7 м от поверхности шара, находящемся в жидкости с диэлектрической проницаемостью ε = 2.

Решение.





Задача 5.
В какой среде точечный заряд q = 4,5⋅10 − 7 Кл создаёт на расстоянии r =
5 см от себя электрическое поле напряжённостью Е = 2⋅104 В/м?

Решение.


Слайд 11 Задача 6.
Два заряда q1 = 2⋅10− 8 Кл

Задача 6.Два заряда q1 = 2⋅10− 8 Кл и q2 =

и q2 = 1,6⋅10 − 6 Кл расположены на

расстоянии
L = 5 см друг от друга. Найти напряжённость поля в точке, удалённой от первого заряда на r1 = 3 см и от второго заряда на r2 = 4 см.

Решение.
Модули напряжённостей поля,
создаваемого зарядами в заданной
точке:






Заданные расстояния указывают, что ΔADB прямоугольный, т.е. α = π/2, следовательно:


Слайд 12 Электрическая ёмкость
Если нейтральный проводник поместить в электрическое поле,

Электрическая ёмкостьЕсли нейтральный проводник поместить в электрическое поле, то через короткое

то через короткое время за счёт индукции произойдёт разделение

зарядов проводника, которые разместятся на его поверхности напряжённость поля внутри проводника будет равна нулю, а поверхность будет представлять собой эквипотенциальную поверхность.

Электрический потенциал на поверхности проводника пропорционален его заряду:
Q = Cφ
Коэффициент пропорциональности между зарядом и потенциалом проводника C называется электроёмкостью.
Электрическая ёмкость проводника или системы проводников – физическая величина, характеризующая способность накапливать заряды. Понятие ёмкости сложилось исторически в те времена, когда электрический заряд представлялся неосязаемой жидкостью, содержащейся в проводнике в большем или меньшем количестве.
Электрическая ёмкость измеряется в фарадах [Ф], 1фарада – ёмкость такого проводника, при которой увеличение заряда проводника на 1 кулон увеличивает потенциал на 1 вольт. Такой ёмкостью обладает сфера радиусом 9⋅109 м (радиус Земли равен ≅ 6,4⋅106 м).


Слайд 13 При решении практических задач используются следующие единицы электроёмкости:

При решении практических задач используются следующие единицы электроёмкости:• 1 микрофарада (мкФ):

1 микрофарада (мкФ): 1мкФ = 1⋅10 – 6 Ф;

1 нанофарада (нФ): 1нФ = 1⋅10 – 9 Ф;
• 1 пикофарада (пФ): 1 пФ = 1⋅10 – 12 Ф.

Плоский конденсатор с площадью обкладок S, расстоянием между ними d обладает электрической ёмкостью

При параллельном соединении
конденсаторов электроёмкость батареи равна сумме электроёмкостей:



При последовательном соединении конденсаторов электроёмкость батареи
в общем случае равна:

Энергия конденсатора равна:


Слайд 14 Задача 7.
Определить потенциал точки, расположенной на расстоянии r

Задача 7.Определить потенциал точки, расположенной на расстоянии r = 2 м

= 2 м от
точечного заряда q = 3⋅10 −

7 Кл.
Решение.





Задача 8.
Шар радиусом R = 19 см заряжен до потенциала φ = 500 В. Определить
заряд шара и потенциал точки, находящейся на расстоянии r = 41 см от
поверхности шара.
Решение.

Слайд 15 Задача 9.
Какое расстояние должно быть между двумя плоскими

Задача 9.Какое расстояние должно быть между двумя плоскими пластинами,чтобы при разности

пластинами,
чтобы при разности потенциалов U = 500 В напряжённость

поля составила Е =2⋅103 В/м? Какая сила будет действовать на пылинку с зарядом q = 2⋅10 − 8 Кл в этом поле? С каким ускорением станет двигаться пылинка массой m = 10 − 9 кг?
Решение.
Расстояние между пластинами:



Сила Кулона, действующая на пылинку:



Ускорение пылинки:

Слайд 16 Задача 10.
До какого потенциала зарядился сферический проводник радиусом

Задача 10.До какого потенциала зарядился сферический проводник радиусом R= 0,1 м,

R
= 0,1 м, если ему сообщили заряд Q =

2⋅10 − 10 Кл?
Решение.




Задача 11.
Ёмкость двух металлических шаров С1 = 10 пФ и С2 = 20 пФ, они несут
заряды Q1 = 17 нКл и Q2 = 30 нКл. Будут ли перемещаться электроны при соединении шаров проводником?
Решение.
Потенциалы шаров:




Так как потенциалы разные, будет перемещене заряда.

Слайд 17 Задача 12.
К пластинам плоского конденсатора, находящимся на расстоянии

Задача 12.К пластинам плоского конденсатора, находящимся на расстоянии другот друга d

друг
от друга d = 4 мм, приложена разность потенциалов

U = 160 В. Пространство между пластинами заполнено стеклом (ε = 7), площадь обкладок s = 10 − 2м2. Определить величину заряда на пластинах.
Решение.
Ёмкость конденсатора:



Заряд на пластинах:


Задача 13.
Плоский конденсатор, между обкладками которого находится слюдя-
ная пластинка (ε = 6), присоединен к аккумулятору. Заряд конденсатора Q1 =14 мкКл. Какой заряд пройдёт через аккумулятор при внезапном удалении пластинки?
Решение.


Слайд 18 Постоянный электрический ток
Выделим в проводнике физически
малый объём, внутри

Постоянный электрический токВыделим в проводнике физическималый объём, внутри которогонаправленно движутся со

которого
направленно движутся со средней ско
ростью носители заряда. Эта скорость

называтся дрейфовой.

Пусть в рассматриваемом металлическом проводнике в единице его объёма содержится n электронов. Выделим далее элементарную площадку dS, перпендикулярную вектору дрейфовой скорости, являющуюся основанием цилиндра с протяжённостью udt. Все носители заряда, содержащиеся внутри этого цилиндра, через площадку dS за время dt перенесут заряд

dq = neu dS dt

Введем понятие плотности тока:


Слайд 19 Георг Симон Ом в 1825 г. опубликовал работу,

Георг Симон Ом в 1825 г. опубликовал работу, в которой установил

в которой установил экспериментально зависимость между силой тока I

и напряжением на концах проводника U (закон Ома для участка цепи)

где R − электрическое сопротивление, измеряемое в Омах, G − проводимость материала проводника, ρ − удельное сопротивление, измеряемое в Ом⋅м, S −площадь поперечного сечения проводника, l − его длина.
Сопротивление зависит от внешних условий, особенно от температуры
проводника. Экспериментально установлено, что


Слайд 20 В реальных электрических цепях обязательно присутствует ЭДС источника

В реальных электрических цепях обязательно присутствует ЭДС источника ε и внутреннее

ε и внутреннее сопротивление источника r. Закон Ома для

участка цепи:








Последовательное соединение сопротивлений:


Параллельное соединение сопротивлений

Слайд 21 Правила Кирхгофа
Первое правило Кирхгофа. Это правило относится к

Правила КирхгофаПервое правило Кирхгофа. Это правило относится к узлам электрических цепей,

узлам электрических цепей, т.е. точкам цепи, в которых сходится

не менее трёх проводников. Если, принять за положительные направления подходящих к узлу токов, а отходящих − за отрицательные, то алгебраическая сумма токов в любом узле должна быть равна нулю:



Второе правило Кирхгофа является обобщением закона Ома и относится к
замкнутым контурам разветвлённой цепи.
В любом замкнутом контуре электрической цепи алгебраическая сумма произведений токов на сопротивления соответствующих участков контура равна алгебраической сумме ЭДС в этом контуре:

Слайд 22 Использование правил Кирхгофа может привести к достаточно сложным

Использование правил Кирхгофа может привести к достаточно сложным алгебраическим уравнениям. Ситуация

алгебраическим уравнениям. Ситуация упрощается если цепь содержит некие симметричные

элементы, в этом случае могут существовать узлы с одинаковыми потенциалами и ветви цепи с равными токами, это существенно упрощает уравнения.

Классическим примером такой ситуации является задача об определении сил токов в кубической фигуре, составленной из одинаковых сопротивлений:

В силу симметрии цепи по-
тенциалы точек 2,3,6 , так жекак и точек 4,5,7 будут одинаковы, их можно соединять, так
как это не изменит в плане распределения токов, но схема существенно упростится.


Слайд 23 Закон Джоуля − Ленца
В неподвижном проводнике движущиеся носители

Закон Джоуля − ЛенцаВ неподвижном проводнике движущиеся носители за-ряда, в соответствие

за-
ряда, в соответствие с классической теорией электропроводности, сталкиваются с

атомами металла и, отдавая им энергию, повышают тем самым температуру проводника. Это было замечено и экспериментально, что всякий проводник, по
которому течёт ток, имеет температуру выше окружающей среды.
Другими словами, носители заряда, получая энергию от электрического поля, часть её расходуют на нагревание проводника.

Если сила тока и разность потенциалов в проводнике во времени не меняются, то количество тепла, выделившееся в проводнике за время Δt



Этот закон установлен был в 1841г. Дж. Джоулем и в 1842 г. независимо, Эмилем Христофоровичем Ленцем, профессором Петербургского университета.


Слайд 24 Задача 14.
Найти скорость упорядоченного движения электронов в проводнике

Задача 14.Найти скорость упорядоченного движения электронов в проводнике сечением S =

сечением S = 5 мм2 при силе тока I

= 10 А, если концентрация электронов проводимости n = 5⋅1028 м − 3.
Решение.




Задача 15.
Сколько электронов проходит через поперечное сечение проводника за время τ = 5 мс при силе тока I = 48 мкА?
Решение.


Слайд 25 Задача 16.
Как изменится сопротивление не изолированного проводника, если

Задача 16.Как изменится сопротивление не изолированного проводника, если егосложить пополам, а

его
сложить пополам, а затем плотно скрутить?
Решение.
Поскольку


то складывание проводника

пополам уменьшает его длину вдвое, а поперечное сечение увеличивает в два раза, в итоге сопротивление проводника уменьшится в 4 раза.

Задача 17.
Лампочка с вольфрамовой нитью при t0 = 0 0С обладает сопротивлени-
ем R0 = 1 Ом, а при температуре t1 = 2000 0C сопротивление R1 = 9,4 Ом. Определить температурный коэффициент сопротивления вольфрама.
Решение.


Слайд 26 Задача 16.
Определить эквивалентное сопротивление цепей при условии R1

Задача 16.Определить эквивалентное сопротивление цепей при условии R1 = R2 =R3 = 1 Ом.Решение.

= R2 =
R3 = 1 Ом.










Решение.


Слайд 27 Задача 17.
Электродвижущая сила источника ε = 6 В.

Задача 17.Электродвижущая сила источника ε = 6 В. При внешнем сопротивле-нии

При внешнем сопротивле-
нии цепи R = 1 Ом сила

тока равна I = 3 А. Определить силу тока короткого замыкания.
Решение.
Внутреннее сопротивление источника:



Сила тока короткого замыкания:



Задача 18.
Внутреннее сопротивление элемента в 5 раз меньше сопротивления
внешней нагрузки элемента с ЭДС ε = 10 В. Определить, во сколько раз напряжение на зажимах элемента отличается от его ЭДС.
Решение.


Слайд 28 Задача 19.
ЭДС источника ε = 4 В, r

Задача 19.ЭДС источника ε = 4 В, r = 1 Ом,

= 1 Ом, R1 = R2 = R3 =

4,5 Ом. Определить по-
казания идеального вольтметра и идеального амперметра, включённых в цепь.
Решение.

Резистор R3 перемкнут проводником, поэтому источник нагружен только на два последовательно включенных сопротивления R1 и R2.
Сила тока в цепи (показания амперметра):




Показания вольтметра:


Слайд 29 Задача 20.
В электрическом чайнике вода закипает через τ1

Задача 20.В электрическом чайнике вода закипает через τ1 = 12 минут

= 12 минут после его
включения в сеть. Нагревательный элемент

чайника намотан проводом длиной l1 = 4,5 м. Как следует изменить нагревательный элемент, чтобы вода в чайнике закипала через время τ2 = 8 минут?
Решение.
При U = cost, мощность нагревателя определяется силой тока, поэтому
для увеличения мощности требуется уменьшить сопротивление нагревателя:

Слайд 30 Задача 21.
На металлическую пластину падает электромагнитное излучение, вы-
бивающее

Задача 21.На металлическую пластину падает электромагнитное излучение, вы-бивающее электроны из пластинки.

электроны из пластинки. Максимальная кинетическая энергия электронов, вылетевших из

пластинки в результате фотоэффекта, составляет K =6 эВ, а энергия падающих фотонов в 3 раза больше работы выхода из металла. Определить величину работы выхода.
Решение.




Задача 22.
Если полная энергия электрона в атоме увеличилась на Δε = 3⋅10 − 19
Дж, то фотон с какой длиной волны электрон поглотил?
Решение.
Величина изменения энергии электрона должна быть равна энергии фотона

Слайд 31 Задача 23.
Чему равен угол падения светового луча в

Задача 23.Чему равен угол падения светового луча в воздухе на поверхностьводы,

воздухе на поверхность
воды, если угол между преломлённым и отражённым

лучами равен 90о?
Решение.
Имеем







По закону преломления



Отсюда


Поэтому

  • Имя файла: primery-resheniya-zadach.pptx
  • Количество просмотров: 177
  • Количество скачиваний: 3