Zarządzanie i Inżynieria Produkcji

Fizyka

Lista zadań nr 8

1) W płaskim, poziomo usytuowanym kondensatorze, w którym odległość pomiędzy okładzinami wynosi d, znajduje się naładowana kropelka oliwy o masie m. Przy braku pola elektrycznego, kropelka wskutek oporu powietrza, opada ze stałą prędkością v . Natomiast po przyłożeniu 1

do okładzin kondensatora napięcia U, kropelka opada ze stałą prędkością 1

v = v . Oblicz

2

2

1

ładunek elektryczny zgromadzony na kropelce. Uwaga!!! Pominąć siłę wyporu działającą na kropelkę.

2) W umieszczonym w płaszczyźnie poziomej kondensatorze płaskim o odległości między okładkami równej d = 0.01 m, znajduje się naładowana ładunkiem elektrycznym kropelka

−

oleju parafinowego o masie m

16

= 6.4 ⋅10 kg . Gdy nie ma napięcia elektrycznego pomiędzy

−

okładkami, kropelka opada ze stałą prędkością m

v

5

= 7.8 ⋅10

. Po przyłożeniu do okładek

1

s

napięcia elektrycznego U = 90 V kropelka porusza się ruchem jednostajnym ku górze z

−

pr

5

ędkością

m

1.6 ⋅10

. Oblicz ładunek elektryczny Q zgromadzony na kropelce.

s

Uwaga!!! Pominąć siłę wyporu działającą na kropelkę.

m

−16

= 6 4

. ⋅10

kg

− m

v

5

=1 6

. ⋅10

U = 9 V

0

2

s

− m

−

v

5

= 7.8⋅10

m

16

= .

6 4 ⋅10

kg

1

s

Rys.1.Ilustracja do zadania 2.

3) Między okładkami kondensatora płaskiego naładowanego do różnicy potencjałów U = 40 V i umieszczonego w płaszczyźnie poziomej utrzymuje się nieruchomo kropla cieczy obdarzona

−

ładunkiem Q

19

= 4.8 ⋅10 C . Wzajemna odległość okładek kondensatora d = 4 mm. Oblicz jaka jest masa m kropli?

Uwaga!!! Pominąć siłę wyporu działającą na kroplę.

4) W wierzchołkach trójkąta równobocznego o boku a = 5 cm umieszczono jednakowe ładunki elektryczne Q = 2 C. Wyznacz:: potencjał elektryczny V w środku geometrycznym P trójkąta.

Q

S

a

a

P

d

Q

a

Q

Rys.. 2 Ilustracja do zadania 4. Rys..3 Ilustracja do zadania 5.

5) Oblicz jaka jest powierzchnia S jednej płyty kondensatora płaskiego, znajdującego się w próżni, o pojemności elektrycznej C = 1F, jeżeli odległość pomiędzy płytami jest równa d = 1mm. Ile będzie wynosić pojemność tego kondensatora jeżeli pomiędzy jego płytami umieści się (na całej powierzchni) dielektryk o stałej dielektrycznej κ = ε

r =

5

.

6

6) Elementarna komórka kryształu NaCl ma strukturę kubiczną o stałej sieciowej a

1

− 0

= 5.63⋅10 m (rys.4) W wierzchołkach sześcianu znajdują się na przemian jony sodu o

+

Na

−

i chloru Cl . Oblicz jaki jest potencjał elektryczny w punkcie P będącym środkiem geometrycznym jednej ze ścian sześciennej komórki elementarnej. W obliczeniach wziąć pod uwagę kationy i aniony tylko jednaj komórki.

−

Cl

+

Na

P

ao

−

Cl

ao

Rys.4 Ilustracja do zadania 6.

7) Oblicz pojemność zastępczą Cz dla kondensatorów C1 = 12µ F, C2 = 5.3µ F i C3 = 4.5µ F

przedstawionych na rysunku (4.). Różnica potencjałów przyłożona do zacisków wejściowych układu jest równa U = 12.5 V .Oblicz jaki ładunek elektryczny zgromadzi się na kondensatorze o pojemności C1.

K

C

C

1

2

U = 12 V

5

.

Q

o

Uo

C

C 1

2

C 3

Rys. 5 Ilustracja do zadania 7. Rys. .6 Ilustracja do zadania

8) Kondensator o pojemności elektrycznej C1 = 3.55 µ F zostaje naładowany do różnicy potencjałów Uo. = 6.3 V. Następnie bateria ładująca zostaje odłączona a kondensator ten zostaje połączony z nienaładowanym kondensatorem o pojemności C2 = 8.89 µ F

(rys.6.)..Gdy

klucz

zostaje

zamknięty,

ładunek

elektryczny

przepływa

pomiędzy

kondensatorami aż uzyskają taką samą różnicę potencjałów. Jaka różnica potencjałów U

ustali się w tym układzie po zamknięciu klucza K?