--> Ïðèìåðû ðåøåíèÿ çàäà÷ íà ïðèìåíåíèå çàêîíà Êóëîíà. Ôèçèêà 10-11 êë. Ìÿêèøåâ
ìîé ÞÒÓÁ êàíàë ïðèêîëüíûõ ÌÓËÜÒÈÊÎÂ!
ìîé ÒÅËÅÃÐÀÌ êàíàë ïðèêîëüíûõ ÌÓËÜÒÈÊÎÂ!

 


Ñîäåðæàíèå

 

Ãëàâíàÿ >> Ýëåêòðîäèíàìèêà. Ôèçèêà 10-11 êë. Ìÿêèøåâ

Ãëàâà 1. Ýëåêòðîñòàòèêà

 


§ 1.6. Ïðèìåðû ðåøåíèÿ çàäà÷

Ïðè ðåøåíèè çàäà÷ íà ïðèìåíåíèå çàêîíà Êóëîíà èñïîëüçóþòñÿ çàêîíû ñòàòèêè, èçó÷åííûå â ìåõàíèêå (âñïîìíèòå èõ). Ìåòîäû ðåøåíèÿ çàäà÷ îñòàþòñÿ òåìè æå, ÷òî è â ìåõàíèêå, íî äîáàâëÿåòñÿ åùå îäíà ñèëà — êóëîíîâñêàÿ. Ïðè ýòîì íàäî èìåòü â âèäó, ÷òî íàïðàâëåíèå êóëîíîâñêîé ñèëû çàâèñèò îò çíàêîâ çàðÿäîâ âçàèìîäåéñòâóþùèõ òåë.

Êðîìå òîãî, â ðÿäå çàäà÷ èñïîëüçóåòñÿ çàêîí ñîõðàíåíèÿ çàðÿäà è òîò ôàêò, ÷òî ìèíèìàëüíàÿ ïîðöèÿ ýëåêòðè÷åñêîãî çàðÿäà ðàâíà ïî ìîäóëþ ýëåìåíòàðíîìó çàðÿäó å = 1,6 • 10-19 Êë.

Çàäà÷à 1

Ñêîëüêî ýëåêòðîíîâ ñîäåðæèòñÿ â êàïëå âîäû ìàññîé m = 5 • 10-5 êã?

Ðåøåíèå. ×èñëî ìîëåêóë, ñîäåðæàùèõñÿ â êàïëå âîäû, ðàâíî:

ãäå Ì — ìîëÿðíàÿ ìàññà âîäû, ðàâíàÿ 1,8 • 10-2 êã/ìîëü, a NA — ïîñòîÿííàÿ Àâîãàäðî, ðàâíàÿ 6,02 • 1023 ìîëü-1. Îäíà ìîëåêóëà âîäû ñîäåðæèò n = 10 ýëåêòðîíîâ. Ñëåäîâàòåëüíî, ÷èñëî ýëåêòðîíîâ â êàïëå âîäû ðàâíî:

Çàäà÷à 2

 âîçäóõå íà íèòè âèñèò øàðèê îáúåìîì V = 2 • 10-6 ì3 è ïëîòíîñòüþ ρ = 9 • 103 êã/ì3. Çàðÿä øàðèêà q = 2 • 10-7 Êë. Íà êàêîå ðàññòîÿíèå ñíèçó íàäî ïîäíåñòè ê íåìó ìàëåíüêèé øàðèê ñ òàêèì æå ïî ìîäóëþ, íî ïðîòèâîïîëîæíûì ïî çíàêó çàðÿäîì, ÷òîáû ñèëà íàòÿæåíèÿ íèòè âîçðîñëà âäâîå? Ðàññìîòðèòå äâà ñëó÷àÿ: à) øàðèêè âçàèìîäåéñòâóþò â âîçäóõå; á) âñÿ ñèñòåìà ïîãðóæåíà â êåðîñèí (ïëîòíîñòü êåðîñèíà ρê = 800 êã/ì3, äèýëåêòðè÷åñêàÿ ïðîíèöàåìîñòü ε = 2,1).

Ðåøåíèå. à) Â âîçäóõå íà ïåðâûé øàðèê äî ïîäíåñåíèÿ âòîðîãî äåéñòâóåò ñèëà íàòÿæåíèÿ íèòè 1 è ñèëà òÿæåñòè (ðèñ. 1.9).

Òàê êàê øàðèê íàõîäèòñÿ â ðàâíîâåñèè, òî Ò1 = mg. Ïîñëå òîãî êàê ê ïåðâîìó øàðèêó ïîäíåñëè ñíèçó âòîðîé çàðÿæåííûé øàðèê (ðèñ. 1.10), íà ïåðâûé øàðèê ñòàëè äåéñòâîâàòü òðè ñèëû: ñèëà íàòÿæåíèÿ íèòè 2, ñèëà òÿæåñòè è êóëîíîâñêàÿ ñèëà .1.

Òàê êàê è òåïåðü øàðèê íàõîäèòñÿ â ðàâíîâåñèè, òî

2 + + 1 = 0.

 ïðîåêöèÿõ íà âåðòèêàëüíî íàïðàâëåííóþ îñü Y ýòî ðàâåíñòâî çàïèøåòñÿ òàê:

Ò2 - mg - F1 = 0.

Ñîãëàñíî óñëîâèþ T2 = 2T1 = 2mg. Ñëåäîâàòåëüíî,

2mg - mg - F1 = 0.

Îòñþäà

F1 = mg.

Ïî çàêîíó Êóëîíà ïîýòîìó èëè

Îòñþäà

á) Êîãäà âñÿ ñèñòåìà ïîãðóæåíà â êåðîñèí, íà ïåðâûé øàðèê äåéñòâóþò ÷åòûðå ñèëû: ñèëà íàòÿæåíèÿ íèòè 2, ñèëà òÿæåñòè , êóëîíîâñêàÿ ñèëà 2 è àðõèìåäîâà ñèëà a (ðèñ. 1.11).

Èç óñëîâèÿ ðàâíîâåñèÿ èìååì:

2 + + 2 + a = 0,

èëè â ïðîåêöèÿõ íà îñü Y:

T2 - mg - F2 + Fa = 0.                     (1.6.1)

Çäåñü Ïîäñòàâëÿÿ ýòè âûðàæåíèÿ â ðàâåíñòâî (1.6.1), ïîëó÷èì:

Çàäà÷à 3

Äâà îäèíàêîâûõ øàðèêà, íåñóùèõ ðàâíûå çàðÿäû, ïîäâåøåíû íà íèòÿõ ðàâíîé äëèíû ê îäíîé òî÷êå. Øàðèêè îïóñêàþò â êåðîñèí. ×åìó ðàâíà ïëîòíîñòü ρ ìàòåðèàëà øàðèêîâ, åñëè óãîë ðàñõîæäåíèÿ íèòåé â âîçäóõå è â êåðîñèíå îäèíàêîâ? Ïëîòíîñòü êåðîñèíà ρê = 0,8 ã/ñì3, åãî äèýëåêòðè÷åñêàÿ ïðîíèöàåìîñòü ε = 2.

Ðåøåíèå. Êîãäà ñèñòåìà íàõîäèòñÿ â âîçäóõå, òî íà êàæäûé øàðèê äåéñòâóþò òðè ñèëû (ðèñ. 1.12, à): ñèëà òÿæåñòè , ñèëà íàòÿæåíèÿ íèòè 1 è êóëîíîâñêàÿ ñèëà 1 (íà ðèñóíêå èçîáðàæåíû ñèëû, äåéñòâóþùèå íà îäèí èç øàðèêîâ).

ñèëû äåéñòâóþùèå íà îäèí èç øàðèêîâ

Òàê êàê øàðèêè íàõîäÿòñÿ â ðàâíîâåñèè, òî ñóììà ñèë ðàâíà íóëþ:

Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî ïðè ñëîæåíèè ñèë âåêòîðû îáðàçóþò ïðÿìîóãîëüíûé òðåóãîëüíèê (ðèñ. 1.12, á). Èç ýòîãî òðåóãîëüíèêà èìååì:

Ïðè ïîãðóæåíèè â êåðîñèí ïîÿâëÿåòñÿ åùå àðõèìåäîâà ñèëà Fà , à ñèëà íàòÿæåíèÿ íèòè 2 è êóëîíîâñêàÿ ñèëà 2 óìåíüøàþòñÿ ïî ìîäóëþ (ðèñ. 1.13, à). Øàðèêè íàõîäÿòñÿ â ðàâíîâåñèè, çíà÷èò,

Îòñþäà ñëåäóåò, ÷òî ïðè ñëîæåíèè ñèë îíè îáðàçóþò çàìêíóòóþ ôèãóðó (ðèñ. 1.13, á). Èç ðèñóíêà âèäíî, ÷òî

Îòíîøåíèå ìîäóëåé ñèë 1 è 2 åñòü äèýëåêòðè÷åñêàÿ ïðîíèöàåìîñòü ñðåäû:

Ïîäñòàâëÿÿ â ýòî âûðàæåíèå çíà÷åíèÿ ìàññû m = ρV è àðõèìåäîâîé ñèëû Fa = ρkVg, ïîëó÷èì:

Ìîæíî ðåøèòü ýòó çàäà÷ó, ïðîåöèðóÿ âåêòîðíûå ðàâåíñòâà íà îñè êîîðäèíàò. Ðåøåíèå ïîëó÷àåòñÿ áîëåå ãðîìîçäêèì.

Îêîí÷àíèå ïàðàãðàôà >>>

 

 

Ðåéòèíã@Mail.ru



Ñîäåðæàíèå

!-- Step 2 - Decide on the place where you want to place the video -->
. Âàæíî, ÷òîáû ñêðèïò áûë ïîñëå áëîêà. Íàïðèìåð, ìîæíî ðàçìåñòèòü ïåðåä òåãîì -->