- Учителю
- Методическое пособие - Домашние задания по теме Электростатика, постоянный ток 10 класс
Методическое пособие - Домашние задания по теме Электростатика, постоянный ток 10 класс
1
ФИЗИКА
ПОСОБИЕ ДЛЯ СТУДЕНТОВ
1-го курса на базе 9 классов
дневное отделение
«Электростатика и законы постоянного тока»
Преподаватель: Руденко Е.А.
План:
ЭЛЕКТРОСТАТИКА Основные законы:
-
закон сохранения заряда.
-
закон Кулона
-
принцип суперпозиции полей
Понятия:
-
электризация
-
электрический заряд q
-
электрическое поле
-
эквипотенциальные поверхности
-
проводники
Характеристики:
-
напряжённость электрического поля Е
-
силовые линии электрического поля
-
разность потенциалов Δφ
-
электроёмкость С
-
энергия W
-
поляризация
-
диэлектрическая проницаемость ε
Постоянные величины
-
постоянная
-
Электрическая постоянная
ε0 = 8,85∙10-12 Ф/м -
Элементарный заряд (электрона)
е = 1,6∙10-19 Кл -
Масса электрона
m = 9,1∙10-31 кг
Формулы
-
, [Н]
-
, [В/м]
-
, [В]
-
, [В]
-
, [Ф]
-
, [Дж]
Конденсаторы
-
Последовательное соединение
-
Параллельное соединение
Задание №1
-
Что называют электрическим зарядом?
-
Что называют элементарным зарядом?
-
Как взаимодействуют разноимённые и одноимённые заряды?
-
Какая основная единица измерения электрического заряда в СИ?
-
Что означает дискретность электрического заряда?
-
Какой физический смысл относительной диэлектрической проницаемости?
Два одинаковых проводящих шарика на одинаковых нитях длиной 1,2 м подвешены в одной точке. Заряд первого шарика
+ 600, а второго - 200 нКл. Шарики привели в
соприкосновение.
- Что произойдёт в результате соприкосновения?
- Каким будет заряд каждого из шариков после их соприкосновения?
С какой силой взаимодействуют два заряда по 8 нКл, находящихся на расстоянии 30 см друг от друга?
На концах отрезка длиной 16 см расположены точечные заряды +6 и -3 мкКл. Найти модуль силы, действующей на заряд -2 мкКл, помещенный в середине отрезка.
Задание №2
-
Что называется напряжённостью электрического поля?
-
Какие единицы измерения напряжённости электрического поля?
-
Как рассчитать силу, действующую в электрическом поле на заряженное тело?
-
Как определяют направление линий напряжённости поля?
-
Где начинаются и заканчиваются линии напряжённости электрического поля?
-
Как размещены линии напряжённости относительно поверхности заряженного тела?
-
О чём свидетельствует плотность силовых линий?
Определить напряжённость поля электрического заряда 5Кл находящегося в вакууме на расстоянии 1м от него.
На расстоянии 3 см от заряда 4 нКл, находящегося в жидком диэлектрике, напряжённость поля равна 20 кВ/м. Какова диэлектрическая проницаемость диэлектрика?
С каким ускорением движется электрон в поле с напряжённостью 10 кВ/м?
Задание №3
-
От чего зависит работа в однородном электрическом поле?
-
Почему работа при движении по замкнутой траектории в электрическом поле равна нулю?
-
Почему заряженное тело в электрическом поле имеет потенциальную энергию?
-
От чего зависит потенциальная энергия заряженного тела в электрическом поле?
-
Как определяется потенциал поля точечного заряженного тела?
-
Какая поверхность называется эквипотенциальной?
-
Как построить эквипотенциальную поверхность?
В электрическом поле из точки А, потенциал которой 450 В, в точку В с потенциалом 900 В движется в вакууме отрицательно заряженная частица с зарядом 1 нКл. Какую работу совершает поле.
Частица проходит ускоряющую разность потенциалов (в предыдущей задаче), определите кинетическую энергию и скорость, приобретённую частицей в точке В, если в точке А скорость равнялась 0.
Задание №4
-
Что происходит при внесении проводника в электрическое поле?
-
Почему в проводнике напряжённость электрического поля равна нулю?
-
Для чего применяют металлические экраны?
-
Какое явление наблюдается при внесении диэлектрика в электрическое поле?
-
Что такое диэлектрическая проницаемость вещества?
-
Какая физическая величина называется электроёмкостью?
-
Какие единицы измерения ёмкости?
-
Как устроен конденсатор?
Ёмкость первого конденсатора 0,5 мкФ, а второго 5000 пФ. Сравнить напряжения, которые надо подать на эти конденсаторы, чтобы накопить одинаковые заряды.
Модуль напряжённости электрического поля между пластинами конденсатора равен 5 кВ/м, расстояние между пластинами 1 мм, заряд конденсатора 10 нКл. Какова ёмкость данного конденсатора?
Плоский воздушный конденсатор, состоящий из круглых пластин радиусом 10 см, расположенных на расстоянии 1 мм друг от друга, заряжен до напряжения 27000 В. Определить ёмкость конденсатора, заряд на пластинах, энергию электрического поля.
Законы постоянного тока.Законы:
-
Закон Ома для участка электрической цепи:
-
Закон Ома для полной цепи:
-
Закон Джоуля-Ленца:
Понятия:
-
Электрический ток
-
Электрическое поле
-
Условия существования электрического тока
-
Источники тока
-
Электрическая цепь
-
Сторонние силы
-
ЭДС
Физические величины, единицы измерения
-
Сила тока I [А]
-
напряжение U [В]
-
сопротивление R [Ом]
-
работа А [Дж]
-
мощность Р [Вт]
Формулы
-
; ;
-
Работа и мощность:
Соединение приборов в электрической цепи
-
Последовательное соединение:
I = const;
U1+U2+…+Un = U;
R1+R2+…+Rn = R -
Параллельное соединение:
U= const;
I1+I2+…+In = I;
1/R1+1/R2+…+1/Rn =1/R
Задание №5
-
Что такое электрический ток?
-
Как избирается направление тока?
-
Что такое сила тока и какими единицами она измеряется?
-
Что такое электрическое напряжение?
-
Как определяется сопротивление проводников?
-
Как формулируется закон Ома?
-
Какие соединения проводников считаются последовательными, а какие параллельными?
-
Что такое ток короткого замыкания?
Конденсатор ёмкостью 100 мкФ заряжается до напряжения 500 В за 0,5 с. Каково среднее значение силы зарядного тока?
Сколько электронов проходит через поперечное сечение проводника за 1 нс при силе тока 32 мкА?
Можно ли включать в сеть с напряжением 220 В реостат, на котором написано (30 Ом, 5А); (2000 Ом 0,2 А)?
-
Найти силу тока в стальном проводнике длиной 10 м и сечением 2 мм2, на который подано напряжение 12 мВ.
(ρстали = 12∙10-8 Ом/м)
Задание №6
На рисунке приведена схема участка электрической цепи. Сопротивление всех резисторов этого участка одинаково и равно 10 Ом. Определите значение сопротивление участка цепи в том случае, когда будут замкнуты ключи К3 и К4 (К3 и К1) зарисовать эквивалентные схемы.
Какие ключи необходимо замкнуть, чтобы сопротивление участка цепи составило 20 Ом?
К источнику с ЭДС 12 В и внутренним сопротивлением 1 Ом подключён реостат, сопротивление которого 5 Ом. Найти силу тока в цепи и напряжение на зажимах источника.
Задание №7
-
Как можно определить работу электрического тока?
-
Что такое мощность и как она определяется?
-
Какими единицами измеряются работа и мощность тока?
-
Какое количество тепла выделяет 25-ваттная лампочка за каждую секунду?
-
Объясните, почему провода, ведущие ток к электрической лампочке, практически не нагреваются, в то время как нить лампочки раскаляется добела?
-
Освещение квартиры требует 5 А при 127 В. Какая мощность в киловаттах при этом расходуется?
Дуговая лампа, подсоединённая к генератору, потребляет ток силой 10 А, при напряжении 100 В. Рассчитайте мощность, потребляемую лампой. Вычислите количество теплоты, которое выделяется в лампе за 10 минут работы.
Электродвигатель подключён к источнику постоянного тока напряжением 220 В. Сила потребляемого тока 10 А. Вычислите количество и стоимость электроэнергии, израсходованной за 5 ч работы электродвигателя. Тариф примите 25 коп. за 1 кВт∙ч.
Электрический ток в различных средах.Носители тока:
-
электроны
-
дырки
-
ионы
Формулы
-
закон Фарадея: m = k∙I∙Δt
k - электрохимический эквивалент -
, n - валентность
-
сила тока I = q∙n∙V∙S
-
сопротивление проводника в зависимости от температуры: ρ = ρ0(1+α∙Δto)
среды
-
металл
-
полупроводник
-
электролит
-
плазма
-
газ
-
вакуум
понятия
-
собственная проводимость
-
примесная проводимость
-
сверхпроводимость
-
электролиз
-
эмиссия
Задание №8
-
От чего и как зависит сопротивление проводников при постоянной температуре?
-
Происходит ли диссоциация в растворе, в котором тока нет?
-
Каким образом, опустив два провода от батарейки в стакан с водой, можно узнать, существует ли между ними напряжение?
-
Электрическую лампу включили в сеть последовательно с электролитической ванной, наполненной слабым раствором поваренной соли. Изменится ли накал лампочки, если добавить в раствор ещё некоторое количество соли
-
Благодаря каким частицам создаётся электрический ток в электронно-лучевой трубке? Как эти частицы попадают в трубку?
-
В чём различие при образовании ионов в газах и в электролитах?
-
Если газ охладить, то он теряет электропроводимость. Почему?
-
Долгое время считалось, что воздух проводит электричество. Но затем было обнаружено, что если к заряженному электроскопу поднести свечу, то он достаточно быстро разрядится. Благодаря какому из видов газовых разрядов электроскоп теряет заряд?
-
Чем отличается разряд, описанный в условии предыдущей задачи, от коронного разряда? При каких условиях возможен переход от одного вида разряда к другому?
-
Вычислите значение силы тока, при которой протекал электролиз, если за 10 минут на электроде выделилось 0,36 г меди. (электрохимический эквивалент рассчитать для двухвалентной меди Cu2+)
-
Задание №9
-
Как зависит сопротивление полупроводников от температуры?
-
Какие носители заряда образуют электрический ток в полупроводнике с собственной проводимостью?
-
Какие носители заряда являются основными в полупроводнике р-типа (n - типа)?
-
Какими свойствами обладает р-n переход?
-
Известно, что полупроводниковые материалы широко применяются во всех радиоустройствах, телевизорах, компьютерах. А знаете ли вы каким типом проводимости обладают полупроводниковые материалы без примесей?
-
Если есть два резистора: обычный и полупроводниковый (термистор). Их значение сопротивления при комнатной температуре одинаковы. Как определить, какой из них изготовлен из полупроводника?
Каким типом проводимости будет обладать германий, если к нему добавить в небольших количествах фосфор?
Почему свободные носители заряда не могут удержаться в области р-n перехода?
-
Придумайте схему охранной сигнализации на случай пожара на основе полупроводников.
ПРИЛОЖЕНИЕ
Диэлектрические проницаемости веществ (ε)
Винипласт .......3,5 Парафинированная
Вода ..................81 бумага.......... 2,2
Керосин …........2,1 Слюда......... 6
Масло.....................2,5 Стекло......... 7
Парафин..................2 Текстолит......7
Удельное сопротивление ρ (при 20 °С) и температурный коэффициент сопротивления α металлов и сплавов
Электрохимические эквиваленты, мг/Кл (10-6 кг/Кл)
Алюминий (А13+)… 0,093 Никель (Ni2+)......0,30
Водород (Н+) .... 0.0104 Серебро (Ag+).....1,12
Кислород (О2-) .... 0,083 Хром (Сг3+)......0,18
Медь (Си2+).....0 33 Цинк (Zn2+)......0,34
Олово (Sn2+).....0,62
</