Физика. Чертов А.Г. Потенциал. Энергия системы электрических зарядов. Работа по перемещению заряда в поле.

В данной главе представлены задачи по физике из раздела Потенциал. Энергия системы электрических зарядов. Работа по перемещению заряда в поле задачника Чертова А.Г. Воробьева А.А.

15.1 Точечный заряд Q=10 нКл, находясь в некоторой точке поля, обладает потенциальной энергией II=10 мкДж. Найти потенциал φ этой точки поля.

15.2 При перемещении заряда Q=20 нКл между двумя точками поля внешними силами была совершена работа A=4 мкДж. Определить работу A

15.3 Электрическое поле создано точечным положительным зарядом Q

15.4 Электрическое поле создано точечным зарядом Q

15.5 Поле создано точечным зарядом Q=1 нКл. Определить потенциал φ поля в точке, удаленной от заряда на расстояние r=20 см.

15.7 Заряды Q

15.8 Вычислить потенциальную энергию П системы двух точечных зарядов Q

15.9 Найти потенциальную энергию П системы трех точечных зарядов Q

15.10 Какова потенциальная энергия П системы четырех одинаковых точечных зарядов Q=10 нКл, расположенных в вершинах квадрата со стороной длиной a=10 см?

15.11 Определить потенциальную энергию П системы четырех точечных зарядов, расположенных в вершинах квадрата со стороной длиной a=10 см. Заряды одинаковы по модулю Q=10 нКл, но два из них отрицательны. Рассмотреть два возможных случая расположения зарядов.

15.12 Поле создано двумя точечными зарядами +2Q и -Q, находящимися на расстоянии d=12 см друг от друга. Определить геометрическое место точек на плоскости, для которых потенциал равен нулю (написать уравнение линии нулевого потенциала).

15.13 Система состоит из трех зарядов – двух одинаковых по величине Q

15.14 По тонкому кольцу радиусом R=10 см равномерно распределен заряд с линейной плотностью τ=10 нКл/м. Определить потенциал φ в точке, лежащей на оси кольца, на расстоянии a=5 см от центра.

15.15 На отрезке тонкого прямого проводника равномерно распределен заряд с линейной плотностью τ=10 нКл/м. Вычислить потенциал φ, создаваемый этим зарядом в точке, расположенной на оси проводника и удаленной от ближайшего конца отрезка на расстояние, равное длине этого отрезка.

15.16 Тонкий стержень длиной l=10 см несет равномерно распределенный заряд Q=1 нКл. Определить потенциал φ электрического поля в точке, лежащей на оси стержня на расстоянии a=20 см от ближайшего его конца.

15.17 Тонкие стержни образуют квадрат со стороной длиной a. Стержни заряжены с линейной плотностью τ=1,33 нКл/м. Найти потенциал φ в центре квадрата.

15.18 Бесконечно длинная тонкая прямая нить несет равномерно распределенный по длине нити заряд с линейной плотностью τ=0,01 мкКл/м. Определить разность потенциалов Δφ двух точек поля, удаленных от нити на r

15.21 Металлический шар радиусом R=5 см несет заряд Q=1 нКл. Шар окружен слоем эбонита толщиной d=2 см. Вычис­лить потенциал φ электрического поля на расстоянии:

15.25 Две бесконечные параллельные плоскости находятся на расстоянии d=0,5 см друг от друга. На плоскостях равномерно распределены заряды с поверхностными плотностями σ

15.26 Две бесконечные параллельные плоскости находятся на расстоянии d=1 см друг от друга. Плоскости несут равномерно распределенные по поверхностям заряды с плотностями σ

15.27 Металлический шарик диаметром d=2 см заряжен отрицательно до потенциала φ=150 В. Сколько электронов находится на поверхности шарика?

15.28! Сто одинаковых капель ртути, заряженных до потенциала φ=20 В, сливаются в одну большую каплю. Каков потенциал φ

15.35 Бесконечная плоскость равномерно заряжена с поверхностной плотностью σ=4 нКл/м

15.36 Напряженность Е однородного электрического поля в некоторой точке равна 600 В/м. Вычислить разность потенциалов U между этой точкой и другой, лежащей на прямой, составляющей угол α=60° с направлением вектора напряженности. Расстояние Δr между точками равно 2 мм.

15.37 Напряженность Е однородного электрического поля равна 120 В/м. Определить разность потенциалов U между этой точкой и другой, лежащей на той же силовой линии и отстоящей от первой на Δr=1 мм.

15.38 Электрическое поле создано положительным точечным зарядом. Потенциал φ поля в точке, удаленной от заряда на r=12 см, равен 24 В. Определить значение и направление градиента потенциала в этой точке.

15.39 Бесконечная тонкая прямая нить несет равномерно распределенный по длине нити заряд с плотностью τ=1 нКл/м. Каков градиент потенциала в точке, удаленной на расстояние r=10 см от нити? Указать направление градиента потенциала.

15.40 Сплошной шар из диэлектрика (ε=3) радиусом R=10 см заряжен с объемной плотностью ρ=50 нКл/м

15.41! Точечные заряды Q

15.43 Определить работу A

15.44 Электрическое поле создано бесконечной равномерно заряженной плоскостью с поверхностной плотностью заряда σ=2 мкКл/м

15.47 Тонкий стержень согнут в кольцо радиусом R=10 см. Он заряжен с линейной плотностью τ=300 нКл/м. Какую работу А надо совершить, чтобы перенести заряд Q=5 нКл из центра кольца в точку, расположенную на оси кольца на расстоянии l=20 см от центра его?

15.51 Электрон находится в однородном электрическом поле напряженностью E=200 кВ/м. Какой путь пройдет электрон за время t=1 нс, если его начальная скорость была равна нулю? Какой скоростью будет обладать электрон в конце этого интервала времени?

15.52 Какая ускоряющая разность потенциалов U требуется для того, чтобы сообщить скорость v=30 Мм/с:

15.53 Разность потенциалов U между катодом и анодом электронной лампы равна 90 В, расстояние r=1 мм. С каким ускорением a движется электрон от катода к аноду? Какова скорость v электрона в момент удара об анод? За какое время t электрон пролетает расстояние от катода до анода? Поле считать однородным.

15.54! Пылинка массой m=1 пг, несущая на себе пять электронов, прошла в вакууме ускоряющую разность потенциалов U=3 MB. Какова кинетическая энергия Т пылинки? Какую скорость v приобрела пылинка?

15.55 Заряженная частица, пройдя ускоряющую разность потенциалов U=600 кВ, приобрела скорость v=5,4 Мм/с. Определить удельный заряд частицы (отношение заряда к массе).

15.56 Протон, начальная скорость v которого равна 100 км/с, влетел в однородное электрическое поле (E=300 В/см) так, что вектор скорости совпал с направлением линий напряженности. Какой путь l должен пройти протон в направлении линий поля, чтобы его скорость удвоилась?

15.65 Электрон влетел в пространство между пластинами плоского конденсатора со скоростью v=10 Мм/с, направленной параллельно пластинам. На сколько приблизится электрон к положительно заряженной пластине за время движения внутри конденсатора (поле считать однородным), если расстояние d между пластинами равно 16 мм, разность потенциалов U=30 В и длина l пластин равна 6 см?

15.66 Электрон влетел в плоский конденсатор, имея скорость v=10 Мм/с, направленную параллельно пластинам. В момент вылета из конденсатора направление скорости электрона составляло угол α=35° с первоначальным направлением скорости. Определить разность потенциалов U между пластинами (поле считать однородным), если длина l пластин равна 10 см и расстояние d между ними равно 2 см.