Электростатика

Задачи

Напряженность и потенциал поля диполя.

Электрический момент диполя

16.1. Вычислить электрический момент р диполя, если его заряд Q= 10 нКл, плечо l=0,5 см.

 16.2. Расстояние l между зарядами Q=3,2 нКл диполя равно 12 см. Найти напряженность Е и потенциал φ поля созданного диполем в точке, удаленной на r=8 см как от первого, так и от второго заряда.

16.3. Диполь с электрическим моментом р=0,12 нКл·м образован двумя точечными зарядами Q=1 нКл. Найти напряженность Е и потенциал φ электрического поля в точках А и В (рис. 16.6), находящихся на расстоянии r=8см от центра диполя.

16.4. Определить напряженность Е и потенциал φ поля, созданного диполем в точках А и В (рис. 16.6). Его электрический момент р= 1 пКл·м, а расстояние, от точек А и В до центра диполя равно 10 см.

16.5. Определить напряженность Е и потенциал φ поля, создаваемого диполем с электрическим моментом р=4 пКл·м на расстоянии r=10 см от центра диполя, в направлении, составляющем угол α=60˚ с вектором электрического момента. Проводник во внешнем электрическом поле, электростатическая индукция При внесении незаряженного проводника в электрическое поле носители заряда приходят в движение: положительные в направлении вектора Е, отрицательные - в противоположную сторону. В результате у концов проводника возникают заряды противоположного знака, называемые индуцированными зарядами

16.6. Диполь с электрическим моментом р= 1 пКл·м равномерно вращается с частотой п= 103 c-1 относительно оси, проходящей через центр диполя и перпендикулярной его плечу. Вывести закон изменения потенциала как функцию времени в некоторой точке, отстоящей от центра диполя на r= 1 см и лежащей в плоскости вращения диполя. Принять, что в начальный момент времени потенциал φ0 интересующей нас точки равен нулю. Построить график зависимости φ(t).

16.7. Диполь с электрическим моментом р= 1 пКл·м равномерно с вращается с угловой скоростью ω= 104 рад/с относительно оси, перпендикулярной плечу диполя и проходящей через его центр. Определить среднюю потенциальную энергию <П> заряда Q=l нКл, находящегося на расстоянии r=2 см от центра диполя и лежащего в плоскости вращения, за время, равное: 1) полупериоду (от t1=0 до t2=T/2); 2) в течение времени t>>T. В начальный момент считать П=0.

16.8. Два диполя с электрическими моментами pl=1 пКл·м и р2=4 пКл·м находятся на расстоянии r=2 см друг от друга. Найти силу их взаимодействия, если оси диполей лежат на одной прямой.

 16.9. Два диполя с электрическими моментами p1 =20 пКл·м и р2=50 пКл·м находятся на расстоянии r=10 см друг от друга, так что их оси лежат на одной прямой. Вычислить взаимную потенциальную энергию диполей, соответствующую их устойчивому равновесию.

Диполь в электрическом поле

16.10. Диполь с электрическим моментом р=100 пКл·м прикреплен к упругой нити (рис. 16.7). Когда в пространстве, где находится диполь, было создано электрическое поле напряженностью Е= 3 кВ/м перпендикулярно плечу диполя и нити, диполь повернулся на угол α=30º. Определить постоянную кручения*  С нити.

16.11. В условиях предыдущей задачи диполь под действием поля поворачивается на малый угол. Определить постоянную кручения С нити.

16.12. Диполь с электрическим моментом р=20 нКл·м находится в однородном электрическом поле напряженностью Е=50 кВ/м. Вектор электрического момента составляет угол α=60º с линиями поля. Какова потенциальная энергия П диполя?

Указание. За нулевую потенциальную энергию принять энергию, соответствующую такому расположению диполя, когда вектор электрического момента диполя перпендикулярен линиям поля.

Движение заряженных частиц в электрических и магнитных полях. Движение заряженной частицы в однородном магнитном поле. Отклонение движущихся заряженных частиц электрическим и магнитным полями. Определение заряда и массы электрона. Определение удельного заряда положительных ионов. Масс-спектрографы. Циклотрон.
История развития электротехники Расчеты электрических цепей Реакторы с водой под давлением Атомная физика Сила, действующая на заряд в электрическом поле