Потенциальная энергия и потенциал Электрическая емкость

Задачи дисциплины: освоение общего представления о современных прогрессивных технологиях преобразования тепловой энергии; изучения достижений науки и техники в области регенеративных и теплофикационных цик-лов на основе изучения газовых законов, законов термодинамики и процессов изменения их состояния с использованием переменной теплоемкости и табличных методов;

16.13. Диполь с электрическим моментом р=100 пКл·м свободно устанавливается в однородном электрическом поле напряженностью Е=150 кВ/м. Вычислить работу А, необходимую для того, чтобы повернуть диполь на угол α=180º.

16.14. Диполь с электрическим моментом р= 100 пКл·м Свободно установился в однородном электрическом поле напряженностью Е= 10 кВ/м. Определить изменение потенциальной энергии ΔП диполя при повороте его на угол α=60º.

16.15. Перпендикулярно плечу диполя с электрическим моментом р= 12 пКл·м возбуждено однородное электрическое поле напряженностью Е=300 кВ/м. Под действием сил поля диполь начинает поворачиваться относительно оси, проходящей через его центр. Найти угловую скорость ω диполя в момент прохождения им положения равновесия. Момент инерции J диполя относительно оси, перпендикулярной плечу и проходящей через его центр, равен 2·10-11 кг·м2.

16.16. Диполь с электрическим моментом p=100 пКл·м свободно установился в однородном электрическом поле напряженностью Е=9 MB/м. Диполь повернули па малый угол и предоставили самому себе. Определить частоту ν собственных колебаний диполя в электрическом поле. Момент инерции J диполя относительно оси, проходящей через центр диполя, равен 4·10-12 кг·м2

16.17. Диполь с электрическим моментом р=200 пКл·м находится в неоднородном электрическом поле. Степень неоднородности поля характеризуется величиной=1МВ/м2, взятой в направлении оси диполя. Вычислить силу F, действующую на диполь в этом направлении.

16.18. Диполь с электрическим моментом р=5 пКл·м свободно установился в поле точечного заряда Q=100 нКл на расстоянии r=10 см от него. Определить для этой точки величину |dE/dr|, характеризующую степень неоднородности поля в направлении силовой линии, и силу F, действующую на диполь.

16.19. Диполь с электрическим моментом р=4 Км·м свободно установился в поле, созданном бесконечной прямой нитью, заряженной с линейной плотностью τ =500 нКл/м на расстоянии r =10 см от нее. Определить в этой точке величину |dE/dr|, характеризующую степень неоднородности поля в направлении силовой линии, и силу F, действующую на диполь.

Поляризация диэлектриков

16.20. Указать, какими типами поляризации (электронной - е, атомной - а, ориентационной - о) обладают следующие атомы н молекулы: 1) Н; 2) Не; 3) О2; 4) НCl; 5) H2O; 6) СО; 7) СО2; 8) СН3; 9) CCl4.

16.21. Молекула HF обладает электрическим моментом р= 6,4·10-30 Кл·м. Межъядерное расстояние d=92 пм. Найти заряд Q такого диполя и объяснить, почему найденное значение Q существенно отличается от значения элементарного заряда |e|.

16.22. Расстояние d между пластинами плоского конденсатора равно 2 мм, разность потенциалов U=1,8 кВ. Диэлектрик - стекло. Определить диэлектрическую восприимчивость c стекла и поверхностную плотность σ' поляризационных (связанных) зарядов на поверхности стекла.

16.23. Металлический шар радиусом R=5 cм окружен равномерно слоем фарфора толщиной d=2 см. Определить поверхностные плотности σ'1 и σ'2 связанных зарядов соответственно на внутренней и внешней поверхностях диэлектрика. Заряд Q шара равен 10 нКл.

16.24. Эбонитовая плоскопараллельная пластина помещена в однородное электрическое поле напряженностью Е0=2 МВ/м. Грани пластины перпендикулярны линиям напряженности. Определить поверхностную плотность σ' связанных зарядов на гранях пластины.

Электрическое поле в диэлектрике Пространство между пластинами плоского конденсатора заполнено диэлектриком, молекулы которого можно рассматривать как жесткие диполи с электрическим моментом μМ=2·10-30 Кл·м.

Электронная и атомная поляризации Связь поляризуемости α с диэлектрической восприимчивостью c для неполярных жидкостей и кристаллов кубической сингонии задается выражением c/(c+3)=αn/3, где п - концентрация молекул. При каком наибольшем значении c погрешность в вычислении α не будет превышать 1 % , если воспользоваться приближенной формулой c≈αп?

Показатель преломления n газообразного кислорода при нормальных условиях равен 1,000272. Определить электронную поляризуемость αе молекулы кислорода.

Электрическая емкость. Конденсаторы.

Электрическая емкость параллельно соединенных конденсаторов: в общем случае C=C1+C2+...+Cn; в случае двух конденсаторов C=C1+C2;

Пример. Два плоских конденсатора одинаковой электроемкости С1=С2=С соединены в батарею последовательно и подключены источнику тока с электродвижущей силой ε. Как изменится разность потенциалов U1 на пластинах первого конденсатора, если пространство между пластинами второго конденсатора, не отключая источника тока, заполнить диэлектриком с диэлектрической проницаемостью ε =7?

Контрольная работа № 1. 1. Мгновенные скорости и ускорения. Кинематические схемы бытовых устройств. 2. Момент силы. Момент инерции, момент количества движения. Уравнение динамики вращательного движения. 3. Силы развиваемые в центробежных устройствах (соковыжималки, стиральные машины). 4. Работа переменной силы. Потенциальная и кинетическая энергии, мощность. Мощность бытовых устройств. 5. Элементы теории относительности. Преобразования пространственных и временных промежутков. Взаимосвязь массы и энергии. 6. Погрешности прямых и косвенных измерений 7. Закон Гука. Упругие и прочностные свойства материалов.
Поляризация диэлектриков