Приложение б

Б.1 Измерения показали, что сила взаимодействия между двумя металлическими шарами, один из которых заряжен положительно, равна нулю. Заряжен ли другой шар?

Б.2 Между пластинами вертикально расположенного конденсатора висит на нити шарик. Когда на конденсатор подали напряжение, шарик отклонился к одной из пластин, затем стал совершать колебания между пластинами. Как это объяснить?

Б.3 Может ли измениться заряд системы взаимодействующих и взаимопревращающихся частиц, если через границы системы не течет ток? Дайте полное объяснение и приведите примеры.

Б.4 Пластины заряженного конденсатора притягиваются с силой F. Изменится ли эта сила, если ввести в конденсатор пластинку из диэлектрика, как показано на рисунке Б.1? Если «да», то как изменится сила и почему; если «нет» - то значит ли это, что диэлектрик не оказывает никакого влияния на электрическое поле?

Рисунок Б.1

Б.5 В однородное электрическое поле напряженности влетает электрон, имеющий скорость . Опишите характер движения электрона и нарисуйте траекторию в случаях, когда скорость электрона: а) параллельна силовым линиям поля; б) перпендикулярна им.

Б.6 На расстоянии r друг от друга находятся два точечных заряда q₁ и q₂. S – плоскость симметрии. Изучите характер поля этих зарядов в случае, когда заряды равны по модулю, но противоположны по знаку. Является ли плоскость S эквипотенциальной? Равна ли нулю напряженность поля во всех точках этой плоскости. Начертите примерный вид силовых линий и эквипотенциальных поверхностей поля (рисунок Б.2).

Рисунок Б.2

Б.7 Алгебраическая сумма зарядов внутри замкнутой поверхности равна нулю. Будет ли равна нулю напряженность поля во всех точках внутри этой поверхности? Дайте обоснованный ответ и приведите конкретный пример.

Б.8 Поток вектора напряженности электрического поля через замкнутую поверхность в некоторой области пространства оказался равным нулю. Значит ли это, что в данной области пространства отсутствует электрическое поле? (Поясните физический смысл понятия потока вектора , ответ проиллюстрируйте примерами).

Б.9 Дайте определение понятию «поток вектора». Может ли поток вектора напряженности электрического поля быть: 1) отрицательным; 2) равным нулю при условии, что всюду отлична от нуля? Ответ поясните примерами.

Б.10 В электрическом поле потенциал точки А выше потенциала точки В. Однако, если поместить в это поле проводник АВ, то ток по нему идти не будет. Почему?

Б.11 Как в классической электронной теории металлов объясняется наличие сопротивления? Какую зависимость сопротивления от температуры предсказывает теория?

Б.12 Сравните свойства электростатического поля и стационарного электрического в проводнике при наличии тока в нем.

Б.13 В чем основное различие между вольтметром и амперметром? Нарисуйте схемы подключения амперметра и вольтметра к нагрузке.

Б.14 Коэффициент полезного действия источника тока . Из формулы следует, что чем больше R (сопротивление нагрузки), тем больше . Почему же на практике подбирают источник и потребитель так, чтобы их сопротивления были примерно одинаковы?

Б.15 Катод электронной лампы представляет собой цилиндр радиуса r₀ и длины , а анод – коаксиальный с ним цилиндр радиуса R, причем Rr₀. Найдите зависимость плотности тока j от расстояния r до оси катода, если ток I в анодной цепи известен. Постройте качественно график j(r).

Б.16

Б.16 Два провода, имеющие одинаковые площади сечения S, но различные удельные сопротивления ₁ и ₂, соединены «встык» (рисунок Б.3). По проводникам течет ток I. Постройте качественные графики зависимостей плотности тока и напряженности поля внутри проводника от х, если ₁  ₂.

Рисунок Б.3

Б.17 Оцените среднюю скорость упорядоченного движения электронов u в проводнике с концентрацией электронов n=10²⁹ м^-3 при плотности тока j=100 А/см². Сравните эту скорость со средней скоростью теплового движения  при комнатной температуре.

Б.18 Участок электрической цепи представляет собой три последовательно соединенных резистора так, что   =321 (рисунок Б.4). Известно, что потенциал точки 1 больше потенциала точки 2. Укажите направление тока и постройте качественный график зависимости потенциала (х) на участке 1-2. Сопротивление соединительных проводов принять равным нулю.

1

Рисунок Б.4

Б.19 Как будут изменяться показания вольтметра при перемещении движка реостата в цепи, изображенной на рисунке Б.5? Начертите график зависимости напряжения во внешней цепи от силы тока в ней.

Рисунок Б.5

Б.20 Полная работа сторонних сил в электрической цепи при протекании тока в ней равна . На что расходуется эта работа в самом общем случае? Запишите закон сохранения энергии и поясните его содержание.

Б.21 На рисунке Б.6 показаны две параллельные пластины, за­ряженные с поверхностными плотностями зарядов +2 и - . Объясните, как можно определить напряженность поля, создаваемого пластинами, постройте качественную картину силовых линий поля вне пластин и между ними. Чем определяется сила взаимодействия пластин, разность потенциалов ме­жду ними? Линейные размеры пластин считать много больше расстояния между ними, пренебречь краевыми эффектами.

Рисунок Б.6

Б.22 Используя теоремы электростатики, докажите, что электростатическое поле, силовые линии, которого показаны на рисунке Б.7, существовать не может. Здесь E_x=const, Е_у и E_z изменяются, например, по линейному закону.

Рисунок Б.7

Б .23 Заряженная металлическая пластинка находится в электрическом поле, показанном на рисунке Б.8. Заряд пластинки q, слева от пластинки напряженность поля равна Е₁, справа – Е₂. Пренебрегая кривыми эффектами, правильно ли будет предположить, что сила, действующая на пластинку, равна q(E₂-E₁)? Докажите.

Рисунок Б.8