Когда шарики погрузили в жидкий диэлектрик плотностью

Когда шарики погрузили в жидкий диэлектрик плотностью

Два одинаковых маленьких шарика подвесили на нитях равной длины, закрепленных в одной точке. Шарикам сообщили одинаковые одноименные заряды. После этого шарики погрузили в жидкий диэлектрик, плотность которого ρ1. Плотность шариков ρ2. Найти диэлектрическую проницаемость среды, если угол расхождения нитей в воздухе равен α, а в жидкости β .

До погружения в жидкость н а каждый шарик действуют три силы: сила тяжести, сила Кулона и сила натяжения нити.

Т.к. шарики находятся в положении равновесия, то сумма этих трех сил равна нулю.

Проекции на выбранные оси координат

На шарики, погруженные в жидкость, действуют четыре силы: сила тяжести, сила Кулона, сила натяжения нити и сила Архимеда. Т.к. шарики находятся в положении равновесия, то сумма этих четырех сил равна нулю.

Проекции на выбранные оси координат

Тогда сила Кулона, действующая в жидком диэлектрике

Расстояние между шариками

Разделив F к на F к2 , и учитывая, что для воздуха ε1 =1, получим

Ответ:

Источник

28. Проводники и диэлектрики в электрическом поле

(Все задачи по электростатике и ответы к ним находятся в zip-архиве (347 кб), который можно скачать и открыть на своем компьютере. Попробуйте решить задачи самостоятельно и только потом сравнивать свои ответы с нашими. Желаем успехов!)

28.1. Внутри металлической незаряженной сферы находится точечный заряд q (рис.). Нарисовать примерную картину силовых линий электрического поля внутри и вне сферы. [смотрите ответ в общем файле]

28.2. Точечный заряд q находится на расстоянии a от бесконечной плоской металлической поверхности. Найти силу, действующую на заряд со стороны поверхности. [смотрите ответ в общем файле]

28.3. Точечный заряд q находится на расстоянии R от центра незаряженной металлической сферы. Радиус сферы равен r. Каков потенциал поверхности сферы, если: a) R > r; б) R −8 Кл]

28.10. Проводник заряжен электрическим зарядом. Определить давление, которое испытывает поверхность проводника со стороны электрического поля в точке с поверхностной плотностью заряда σ. [смотрите ответ в общем файле]

28.11. Металлический шарик радиусом R = 2 см, имеющий заряд q = 1,5×10 −7 Кл, висит на непроводящей нити. На нить нанизали еще один металлический незаряженный шарик радиусом r = 1 см и массой m = 0,1 г. На какой высоте над первым шариком остановится второй? [≅ 21.2 см]

28.12. Электрическое поле образовано внешним однородным электрическим полем и полем заряженной металлической пластины. Напряженность результирующего поля равна (рис.): E1 = 30 кВ/м, E2 = 50 кВ/м. Определить заряд пластины, если сила, действующая не нее со стороны поля равна F = 0,7 Н. [7×10 −5 Кл]

28.13. Два металлических шарика радиусами r1 и r2 заряжены до потенциалов φ1 и φ2 и находятся на большом расстоянии друг от друга. Каким будет потенциал шариков, если соединить их тонкой проволокой? [смотрите ответ в общем файле]

28.14. Четыре шарика радиусами r, 2r, 3r и 4r заряжены до потенциалов , , и φ соответственно и находятся на больших расстояниях друг от друга. Каким будет потенциал шариков, если их соединить тонкими проволочками? [смотрите ответ в общем файле]

28.15. Найти заряд, наведенный на поверхности заземленной металлической сферы радиусом R, точечным зарядом q, расположенным вне сферы на расстоянии l от ее центра. [смотрите ответ в общем файле]

28.16. Между двумя одинаковыми параллельными металлическими пластинами вставляют третью такую же пластину, заряженную равномерно с плотностью заряда σ. Расстояния от заряженной пластины до незаряженных равны a и b. Найти плотность наведенных на внешних пластинах зарядов после их заземления (рис.). [смотрите ответ в общем файле]

28.17. Внутри заземленной металлической сферы радиусом R находится точечный заряд q. Найти напряженность электрического поля вне сферы. [смотрите ответ в общем файле] 28.18. Между двумя точечными зарядами +q и −q поместили тонкий стержень из диэлектрика как показано на рисунке. Как при этом изменилась сила взаимодействия зарядов? [смотрите ответ в общем файле]

28.19. Тонкая пластина из диэлектрика с диэлектрической проницаемостью ε помещена в однородное перпендикулярное ее поверхности электрическое поле с напряженностью E. Найти поверхностную плотность наведенных на ее поверхности связанных зарядов. [смотрите ответ в общем файле]

28.20. Тонкий длинный стержень из диэлектрика с диэлектрической проницаемостью ε находится в однородном электрическом поле с напряженностью E, направленном вдоль стержня. Найти напряженность поля внутри стержня в точке A (рис.). [смотрите ответ в общем файле]

28.21. Тонкая пластина из диэлектрика с диэлектрической проницаемостью ε находится в однородном электрическом поле с напряженностью Eo. Угол между вектором Eo и нормалью к пластине равен α (рис.). Найти напряженность поля внутри пластины. [смотрите ответ в общем файле]

28.22. Металлический шар радиусом R1 окружен сферическим слоем диэлектрика с диэлектрической проницаемостью ε . Внутренний радиус диэлектрика равен R1, а внешний — R2. Шар заряжен зарядом q. Найти потенциал шара и связанные заряды, наведенные на поверхностях диэлектрика. [смотрите ответ в общем файле]

28.23. Металлическая сфера радиусом R1 заряженная зарядом q, окружена сферическим концентрическим слоем диэлектрика с диэлектрической проницаемостью ε . Радиусы внутренней и внешней поверхностей слоя равны R2 и R3. Написать зависимости напряженности и потенциала электрического поля от расстояния до центра системы. [смотрите ответ в общем файле]

28.24. Два одинаковых шарика заряжены одноименными зарядами и висят на двух одинаковых нитях, подвешенных в одной точке. Когда шарики опустили в жидкость, угол между нитями не изменился. Найти диэлектрическую проницаемость жидкости, если плотность материала шариков в 3 раза больше плотности жидкости. [смотрите ответ в общем файле]

28.25. Небольшой массивный шарик висит на пружинке над горизонтальной металлической поверхностью на высоте h = 10 см от нее. Когда шарику сообщили заряд q = 5 мкКл, высота его над поверхностью уменьшилась вдвое. Определить жесткость пружинки. [450 Н/м]

28.26. Равномерно заряженное зарядом q кольцо расположено на расстоянии l от центра заземленной металлической сферы (рис.). Радиус кольца r, а радиус сферы R. Ось кольца проходит через центр сферы. Какой заряд наведен на сфере? [смотрите ответ в общем файле]

28.27. Вдоль оси металлической трубы равномерно движется заряженная частица. Как изменится скорость частицы при прохождении сужения (рис.)? Внешних сил нет. [смотрите ответ в общем файле]

28.28. Точечный заряд q находится в центре сферического слоя диэлектрика с диэлектрической проницаемостью ε (рис.). Какую работу надо совершить, чтобы удалить заряд через узкий канал из центра на бесконечность? Внутренний и наружный радиусы слоя равны r и R. [смотрите ответ в общем файле]

28.29. На расстояниях l1 = 10 см и l2 = 25 см от поверхности заряженной проводящей сферы потенциалы равны φ1 = 200 B и φ2 = 100 В. Найти потенциал в центре сферы. [600 В]

28.30. Пространство между двумя параллельными металлическими пластинами заполнено двумя слоями диэлектрика с проницаемостями ε1 и ε2 толщиной d1 и d2 соответственно (рис.). Найти поверхностную плотность связанных зарядов на границе раздела слоев, если разность потенциалов между пластинами равна Δφ, а электрическое поле направлено от слоя 1 к слою 2. [смотрите ответ в общем файле]

28.31. Два небольших металлических шарика подключены к источнику постоянного напряжения. Как изменится сила взаимодействия шариков, если их погрузить в жидкий диэлектрик? [смотрите ответ в общем файле]

28.32. Заряженный металлический шарик имеет радиус R. К нему прикасаются незаряженным металлическим шариком, радиус которого равен r, и отводят на некоторое расстояние l >> r и R. При каком значении r сила взаимодействия шариков будет максимальной? [смотрите ответ в общем файле]

Источник

Когда шарики погрузили в жидкий диэлектрик плотностью

На шелковой нити висит алюминиевая гильза. Необходимо определить, заряжена ли эта гильза, а если заряжена, то каков знак заряда. Предложите несколько способов
РЕШЕНИЕ

К заряженному электрометру подносят с достаточно большого расстояния отрицательно заряженный предмет. По мере приближения предмета показания электрометра сначала уменьшаются, а с некоторого момента вновь увеличиваются. Заряд какого знака был на электрометре
РЕШЕНИЕ

В каком случае листочек незаряженной металлической фольги с большего расстояния притянется к заряженной палочке: если он лежит на заземленном стальном листе или когда он находится на сухом стекле
РЕШЕНИЕ

Сравнить силу взаимодействия двух одинаковых шаров в случае одноименных и разноименных одинаковых по модулю зарядов. Расстояние между зарядами сравнимо с их радиусом
РЕШЕНИЕ

Как, имея заряженную палочку, зарядить два металлических шара, укрепленных на изолирующих подставках, одинаковыми по модулю и противоположными по знаку зарядами
РЕШЕНИЕ

В однородное электрическое поле внесли металлический шар. Останется ли поле однородным вблизи поверхности шара
РЕШЕНИЕ

К заряженному электрометру подносили: а) изолированный незаряженный проводник; б) заземленный проводник. Как изменялись показания электрометра в каждод из этих случаев
РЕШЕНИЕ

К незаряженной алюминиевой гильзе подносят наэлектризованное тело. Можно подобрать такое расстояние, на котором гильза еще не притягивается к телу, но стоит коснуться ее пальцем, и гильза притянется. Объяснить явление
РЕШЕНИЕ

Металлические шары, помещенные на изолирующих подставках, привели в соприкосновение и зарядили отрицательно (рис. 75). Поместив на некотором расстоянии отрицательно заряженную палочку, шар А отодвинули и палочку убрали. Доказать рассуждением, что шар .А всегда заряжен отрицательно, а шар В в зависимости от расстояния ВС может быть заряжен отрицательно, остаться нейтральным или зарядиться положительно
РЕШЕНИЕ

Металлическому шару радиусом 3 см сообщили заряд 16 нКл. Найти поверхностную плотность заряда и напряженность поля в точках, удаленных от центра шара на 2 и 4 см
РЕШЕНИЕ

Заряженный шар имеет поверхностную плотность заряда а. Найти напряженность Е поля в точке, отстоящей от поверхности шара на расстоянии, равном его диаметру
РЕШЕНИЕ

Заряженный металлический лист свернули в цилиндр. Как изменилась поверхностная плотность заряда
РЕШЕНИЕ

Найти напряженность поля заряженной бесконечной пластины, если поверхностная плотность заряда на ней равна 354 нКл/м2
РЕШЕНИЕ

Отклонится ли стрелка электрометра, если между его стержнем и заряженной палочкой поместить стеклянную пластину так, чтобы она не касалась ни стержня, ни палочки? если, оставив пластину, убрать палочку? если, оставив палочку, убрать пластину
РЕШЕНИЕ

В однородном электрическом поле находятся вплотную прижатые друг к другу пластины винипласта, текстолита и слюды, расположенные так, что силовые линии перпендикулярны большим граням пластин. Напряженность поля в текстолите 60 В/м. Найти напряженность поля в винипласте, слюде, а также напряженность поля вне пластин
РЕШЕНИЕ

Большая заряженная пластина с поверхностной плотностью заряда 40 нКл/м2 погружена в масло. Найти напряженность поля вблизи середины пластины
РЕШЕНИЕ

Найти значение каждого из двух одинаковых зарядов, если в масле на расстоянии 6 см друг от друга они взаимодействуют с силой 0,4 мН
РЕШЕНИЕ

Во сколько раз надо изменить значение каждого из двух одинаковых зарядов, чтобы при погружении их в воду сила взаимодействия при неизменном расстоянии между ними была такая же, как в воздухе
РЕШЕНИЕ

Во сколько раз надо изменить расстояние между двумя зарядами, чтобы при погружении их в керосин сила взаимодействия между ними была такая же, как в воздухе
РЕШЕНИЕ

На расстоянии 3 см от заряда 4 нКл, находящегося в жидком диэлектрике, напряженность поля равна 20 кВ/м. Какова диэлектрическая проницаемость диэлектрика
РЕШЕНИЕ

Очень маленький заряженный шарик погрузили в керосин. На каком расстоянии от шарика напряженность поля будет такая же, какая была до погружения на расстоянии 29 см
РЕШЕНИЕ

Одинаковые шарики, подвешенные на закрепленных в одной точке нитях равной длины, зарядили одинаковыми одноименными зарядами. Шарики оттолкнулись, и угол между нитями стал равен α = 60°. После погружения шариков в жидкий диэлектрик угол между нитями уменьшился до β = 50°. Найти диэлектрическую проницаемость среды е. Выталкивающей силой пренебречь
РЕШЕНИЕ

Положительно заряженный шарик массой 0,18 г и плотностью вещества 1800 кг/м3 находится в равновесии в жидком диэлектрике. В диэлектрике создано однородное электрическое поле, напряженность которого равна по модулю 45 кВ/м и направлена вертикально вверх. Плотность диэлектрика 900 кг/м3. Найти заряд шарика
РЕШЕНИЕ

Источник

Оцените статью
Юридический портал
Adblock
detector