Elektrostatyka - IF

Podaję treść poprzednich zadań z pracy klasowej:
1.Zadanie 1
Dwie kulki naładowano ładunkami o wartościach Q1 = +1C oraz Q2 = - 3C i ustawiono w odległości 1 m.
a) przedstaw wektory sił na schemacie
b) oblicz siłę oddziaływania między kulkami
c) ile wyniesie wartość siły, jeżeli ładunek kulki dodatniej zwiększymy 3x ,a odległość zmniejszymy 2x?
d) przedstaw schematycznie wektor natężenia pola w środku odległości pomiędzy kulkami
e) podaj wartość natężenia pola w tym punkcie.
f) oblicz wartość potencjału elektronu umieszczonego w ¼ odległości od ładunku dodatniego.
Zadanie 2

Korzystając z rysunku, na którym Q1 = + 2C, Q2 = - 1C, Q3 = + 2C, odległości a = 2 m oblicz:
a) natężenie pola w punkcie qx i qy
b) jaki ładunek należałoby umieścić w punkcie qx, aby natężenie pola w środku kwadratu było równe zero ?
c) narysuj wektory natężeń w każdym wierzchołku kwadratu uwzględniając wyznaczoną wartość ładunku w punkcie b.
d) wyznacz wartości natężeń w poszczególnych wierzchołkach kwadratu.
Zadanie 3
Płaski kondensator, w którym odległość między okładkami wynosi d=10 mm, podłączono do źródła napięcia, a po naładowaniu odłączono. Powierzchnia okładki kondensatora wynosi S=10 cm2. Obliczyć, ile razy zmieni się energia naładowanego kondensatora po całkowitym zanurzeniu go w nafcie o względnej przenikalności dielektrycznej εr =4. O ile należy rozsunąć okładki kondensatora aby energia ta powróciła do pierwotnej wartości? Wykonaj rysunek kondensatora.

Zadanie 4
Narysuj linie sił pola wokół ładunków:
a) jak oddziaływają te ładunki na siebie?
b) wskaż miejsca, gdzie potencjał dowolnego ładunku będzie równy zeru ( przyjmij własne wartości ładunków).

Zadanie 5
Zastąp układ kondensatorów pojemnością zastępczą:

Zadanie 1
Elektron i proton umieszczone w próżni oddziaływają na siebie siłą o wartości 2,53*10 -27. Ile wynosi odległość między tymi cząsteczkami?

Zadanie 2
Potencjał tuż przy powierzchni kropli wody o ładunku 3*10 -10C wynosi 500 V. Oblicz promień tej kropli wody.

Zadanie 3
a) Ile wynosi pojemność kondensatora płaskiego o powierzchni okładek 0,1 m2 odległych od siebie o 0,02 m?
b) Podobny kondensator wypełniono dielektrykiem o współczynniku przenikalności elektrycznej równym 200. Jaką pojemność ma ten drugi kondensator:
c) Kondensatory połączono ze sobą równolegle. Ile wynosi pojemność zastępcza tego układu kondensatorów?
d) Kondensatory połączono ze sobą szeregowo. Ile wynosi pojemność zastępcza tego układu kondensatorów?
e) Kondensator powietrzny naładowano do różnicy potencjałów 100 V. Jaki ładunek zgromadziły okładki tego kondensatora?
f) Jaką energię posiada kondensator z dielektrykiem, jeśli na jego okładkach znajduje się ładunek 3 mC?

Zadanie 4
Płytki kondensatora są oddalone od siebie o 5 cm. W tej samej chwili rozpoczynają ruch od płytek dwie cząstki – elektron i proton. W którym miejscu między płytkami miną się te cząsteczki? Pomiń wzajemne oddziaływanie cząstek.. Masa protonu jest 1840 razy większa od masy elektronu.. Narysuj kierunki ruchu cząsteczek między okładkami (ich położenie początkowe i końcowe.

Zadanie 5
W kondensatorze elektron porusza się między okładkami. W chwili uderzenia w okładkę ma prędkość 10 6 m/s. Odległość między okładkami wynosi 1 cm. Oblicz:
a) natężenie pola w kondensatorze
b) napięcie elektryczne między płytkami

Teoria względności - klasa I a

1. Rozwiń wypowiedź Alberta Einsteina: „W szczególnej teorii względności masa i
energia są różnymi przejawami tej samej rzeczy. To, że energia jest równa masie mnożonej przez kwadrat prędkości światła, oznacza, iż bardzo mała masa może być zamieniona w olbrzymią energię i na odwrót.”

2. Zapisz postulaty szczególnej teorii A. Einsteina.

3. Podaj informacje o dokonaniach naukowych Alberta Einsteina.

4. Przedstaw wnioski wynikające z ogłoszonej przez A. Einsteina teorii.

5. Rozważ zjawisko dylatacji czasu. Omów paradoks bliźniąt.

6. Podaj wzór na relatywistyczne prawo składania prędkości i wyznacz prędkość względną dwóch poruszających się na przeciw siebie (lub jeden za drugim) obiektów z prędkościami: v1=0,8c oraz v2=0,4c.

7. Zapisz wzór na pęd i masę w ujęciu relatywistycznym. Jaki ma pęd elektron poruszający się z v=0,8c?

8. Opisz, w jakich sytuacjach można stosować klasyczne dodawanie prędkości, a kiedy musimy stosować wzór relatywistyczny.

9. Jak zmienia się długość obiektu poruszającego się z v = 0,2c. Zastosuj odpowiedni wzór oraz zapisz wynikające z niego wnioski.

10. Zapisz wzór Einsteina na energię spoczynkową materii i oblicz energię spoczynkową własnego ciała.

Pole magnetyczne - klasa II a

zad. 1. Oblicz natężenie prądu płynącego w prostoliniowym przewodniku jeżeli w odległości 0,1 cm od przewodnika wartość wektora indukcji magnetycznej B = 4*10-6 T.
Jaka jest wartość napięcia przyłożonego do końców przewodnika jeżeli jego opór jest równy 20 Ω ?

zad. 2. Przez zwojnicę posiadającą 100 zwojów i mającą długość 20 cm płynie prąd. Zwojnica jest połączona ze źródłem o SEM 4,5 V.
a) Oblicz wartość natężenia tego prądu, jeżeli wewnątrz zwojnicy zostało wytworzone pole magnetyczne o indukcji, której wartość wynosi 0,0025 T.
b) narysuj zwojnicę oraz linie pola magnetycznego wytworzonego przez nią, zaznacz ich zwrot we wnętrzu i na zewnątrz zwojnicy. Zaznacz bieguny źródła prądu.
c) Jak zmieni się indukcja pola wewnątrz zwojnicy, jeśli do jej wnętrza zostanie wsunięty rdzeń o współczynniku przenikalności 100.
d) oblicz opór zwojnicy.
e)do przedstawionego obwodu dołączono opornicę suwakową, w taki sposób, aby można było zmieniać natężenie prądu płynącego w obwodzie. Narysuj schemat tego obwodu.

zad. 3. Pręt o masie 100g i długości 1m wisi poziomo w prostopadłym do niego polu magnetycznym o indukcji 0,2T. Oblicz natężenie prądu, który musiałby płynąć przez pręt, aby siła elektrodynamiczna zrównoważyła siłę ciężkości.

zad. 4. Oblicz jaka powinna być masa ciała o ładunku e = - 2 *10 -6 C, poruszającego się z prędkością v = 0,6 km/minutę, by w polu magnetycznym o indukcji B = 18*10-4 T torem ruchu tego ciała był okrąg o średnicy 100 m.
Wykonaj rysunek ruchu ciała w polu magnetycznym.

zad.5
a) Dorysuj jedną z trzech wielkości: indukcję , siłę lub natężenie prądu na załączonych rysunkach:


b) Ustal znak ładunku, zaznacz jedną z wielkości: indukcję, prędkość lub siłę



Zad. 6. W dwóch długich, równoległych i ustawionych do płaszczyzny rysunku przewodnikach płyną prądy w tych samych kierunkach. W jakiej odległości od pierwszego przewodnika indukcja magnetyczna jest równa zero?


Zad. 7. Cząstka α wpada w pole magnetyczne o indukcji B=0.02T prostopadle do kierunku wektora indukcji B i zatacza krąg o promieniu r=0.2m. Oblicz energię cząstki (w J i keV).

Zad. 8. Oblicz natężenie pola magnetycznego w środku kwadratu (lub prostokąta) o boku a (lub bokach a,b), utworzonego przez cztery nieskończenie długie przewodniki z prądem.

Zad.9. Proton poruszający się z prędkością 10 do potęgi 5 m/s wpada w jednorodne pole magnetyczne o indukcji B = 2T pod kątem 45 stopni do kierunku wektora B. Ile wynosi promień i skok śruby po której porusza się proton.

Zad.10. Jaką szybkość ma proton, jeżeli bez odchylenia od swojego pierwotnego przechodzi przez układ prostopadłych do siebie pól: magnetycznego o indukcji B=2T i elektrycznego o natężeniu E=1000 V/m. Prędkość protony jest prostopadła zarówno do E jak i B.

Teoria
1. Budowa i działanie cyklotronu.
2. Siła elektrodynamiczna i siła Lorentza
3. Rysunki pola magnetycznego (magnes, zwojnica, przewodnik z prądem)
4. Zjawisko magnesowania (ferro-, para- i diamagnetyki)
5. Oddziaływanie przewodników z prądem na siebie