Задачи по электричеству и магнетизму. Часть 1. Электростатика. Постоянный ток. Алейников Н.М - 19 стр.

UptoLike

19
4. Потенциал. Напряжение. Связь потенциала с напряженностью .
1.
0
3
2
ϕϕ N = 2.
a
al
l
q
+
= ln
4
0
πε
ϕ 3.
3
ln
2
π
πε
λ
ϕ tg
R
= 4.
R
q
0
4πε
ϕ = ;)( Rr
r
q
0
4πε
ϕ = )( Rr
5.
1
2
0
ln
2 r
r
U
πε
λ
= 6.
0
12
2
)(
ε
σ rr
U
= 7.
0
2
0
22
36
)(
ε
ρ
εε
ρ
ϕ
R
rR
+
= ;)( Rr
r
R
0
3
3ε
ρ
ϕ = )( Rr
8. e
D
D
=
1
2
9.
εε
ρ
0
2
1
2
2
4
)( rr
U
= ;),(
21
Rrr < U
Rr
r
=
ρ
ε
2
0
2
1
2
ln (,)rrR
12
>
10.
U
rr
=
ρ
εε
()
2
2
1
2
0
2
(,);rra
12
<
U
arr
=
ρ
ε
()
21
0
(,)rra
12
>
11.
6
0
22
16
3
r
Rq
h
ρπε
= 12.
E=
1
2
ln
r
r
r
U
13. E=
r
rl
l
U
ln
4
=8000 В /м 14. ϕ
ε
=
R
2
0
15. ϕ
πε
=
R
0
5. Метод зеркальных изображений.
1. F
q
a
=
2
0
2
16πε
; W
q
a
=−
2
0
16πε
2. σ
λ
π
=
+2
22
lr
3. σ
π
=
++
qa
yza2
222
3
2
()
;
()
[]
()
[]
++
+
−+
=
2
3
2
2
2
3
2
2
0
4
yax
ya
yax
xq
E
x
πε
()
[]
()
[]
E
qx
xay
ay
xay
y
=−
+−
++
4
0
2
2
3
2
2
2
3
2
πε
4.
(
)
qalmgtg=−4
0
sin()απεα
5.
()
F
qaR
Ra
=
2
0
22
2
4πε
6.
(
)
F
q
a
=
2
0
2
821
16πε
7.
;
)2(4
)(
)(
22
0
2
2
1
Raa
RaRq
Ra
Rq
F
+
+
+
=
πε
ϕ
22
0
2
2
)2(4
)(
Raa
RaRq
F
+
+
−=
πε
8. ϕ
πε
=+
1
4
0
q
d
Q
R
9.
()
A
qR
dR
1
2
0
22
4
=
πε
;
()
A
qR
ddR
2
23
0
222
4
=
πε
10. ϕ
πε
=
q
R4
0
; σ
π
=
q
R4
2
;
(
)
()
σ
π
b
qrd
rrd
=
+
4
2
;
(
)
()
σ
π
c
qrd
rrd
=
+4
2
6. Диполь в электрическом поле. Поле в диэлектриках
1.
(
)
[
]
ApE=−±coscosααβ 2.
4
0
21
2
3
r
pp
F
πε
= =1,35 мкН ;
3
0
21
2 r
pp
W
πε
= =9 нДж 3.
F
p
r
=
γ
πε2
0
2
4.
(
)
PE=
+
εε
ε
αεα
0
0
222
1
cossin;
EE=+
1
0
222
ε
αεαcossin ;
αεαε
222
00
sincos += Е D 5. W
p
r
=
2
0
3
4πε
6. E
E
=
+
3
2
0
ε
7.
(
)
2
4
1
R
q
πε
ε
σ
−=
8.
                                                                                19

4. Потенци а л. Н а пря ж ени е. Свя зьпотенци а ла с на пря ж енностью.
                                                      l+a                                     λ        π
                2
                                             q                                                                                          q
1. ϕ = N 3 ϕ 0                2. ϕ =               ln                       3. ϕ =               ln tg                  4. ϕ =                           ( r ≤ R );
                                           4πε 0 l     a                                    2πεR       3                              4πε 0 R
         q                       λ     r         σ ( r2 − r1 )                                                      ρ ( R 2 − r 2 ) ρR 2
ϕ=             ( r ≥ R ) 5. U =      ln 2 6. U =                                                   7. ϕ =                          +                     ( r ≤ R );
       4πε 0 r                  2πε 0 r1             2ε 0                                                               6ε 0ε        3ε 0
       ρ R3                                                       ρ ( r2 − r1 )                      ρ R 2 r2
                                                                            2        2
                                       D2
ϕ=            (r ≥ R)             8.      =e             9. U =                 ( r1 , r2 < R ); U =      ln    ( r1 , r2 > R ) 10.
       3ε 0 r                          D1                              4ε 0 ε                        2ε 0    r1
     ρ (r2 2 − r1 2 )                           ρ a (r2 − r1 )                                                                  3q 2 R 2
U=                    (r1 , r2 < a ) ;      U=                 ( r1 , r2 > a )                                        11. h =                                    12.
         2ε 0 ε                                       ε0                                                                       16πε 0 ρr 6
      U                              4U                                 σR                                                 σR
E=                  13. E=                 =8000 В /м      14. ϕ =                                                 15. ϕ =
        r                              l−r                              2ε 0                                               πε 0
   r ln 2                        l ln
        r1                              r

5. М етод зерка льны х и зобра ж ени й.
              q2                                q2                                            λ                                                     qa
1. F =                 ;           W=−                                2. σ =                                        3. σ =                                              ;
           16π ε 0 a 2                        16π ε 0a                                   2π l 2 + r 2
                                                                                                                                                               3

                                                                                                                                  2π ( y + z + a )
                                                                                                                                            2        2       2 2



                                                                                                                                                                    
       q          x                                      a+ y                       q            x                                          a−y                    
Ex =                                         −                              Ey = −                                             −                                  3
     4πε 0  2
                     [                    ] [x                         ]             4πε 0  2
                                                                                                       [                     ] [x                                ]
                                          3                             3                                                     3

            x + (a − y )                                + (a + y )                                                                                                 2 
                                                                                            x + ( a − y )                                 + (a + y)
                          2                         2                 2 2                                   2                                                2
                                                                            
                                          2                                                                                   2         2
                                                                                                                                                                        

4. q = 4 (a − l sin α ) π ε 0 mg ( tgα )                              5. F =
                                                                                             q 2 aR
                                                                                                                            6. F =
                                                                                                                                                (
                                                                                                                                        q2 8 2 −1            ) 7.
                                                                                             (             )                                16π ε 0 a 2
                                                                                                               2
                                                                                       4π ε 0 R 2 − a 2
         qϕR       q 2 R(a + R)                                                   q 2 R(a + R)                                         1  q Q
F1 =            −                      ;                         F2 = −                                                 8. ϕ =               +  9.
       (a + R) 2 4πε 0 a 2 (a + 2 R) 2                                          4πε 0 a 2 (a + 2 R)2                                 4π ε 0  d R 
             q 2R                                               q2 R3                                                     q                                q
A 1=                                              A 2=                                            10.              ϕ=                           σ=
                (             )                                   (                )
                        ;                                                                                                        ;                              ;
       4π ε 0 d 2 − R 2                                  4π ε 0d 2 d 2 − R 2                                            4π ε 0 R                         4π R 2
          q( r + d )                          q(r − d )
σb =                          ;    σc =
       4π r ( r − d )                      4π r ( r + d )
                          2                                  2




6. Ди польв электри ческом поле. Поле в ди электри ка х
1. A = pE [cosα − cos(α ± β )]
                                                                                 3 p1 p 2                                          p1 p 2
                                                                 2. F =                    =1,35 м кН ;                    W=               =9 нД ж 3.
                                                                                 2πε 0 r 4                                        2πε 0 r 3
         γ p                           ε 0 (ε − 1)                                                         1
F=                       4. P =                    E 0 cos 2α + ε 2 sin 2 α ;                     E=         E0 cos 2α + ε 2 sin2 α ;
       2π ε 0 r 2                           ε                                                              ε
                                                                    p2                                     3E0                                      q(ε − 1)
D = ε0Е             cos 2 α + ε 2 sin 2 α                5. W =                               6. E =                          7. σ ′ = −                     8.
                                                                  4π ε 0r 3                                ε+2                                      4πε R 2
            0