VII. ЭЛЕКТРОСТАТИКА. ПОСТОЯННЫЙ ТОК
Основные законы и формулы по данному разделу представлены в таблице 7.
Таблица 7 – Основные законы и формулы
| Наименование величины или физический закон | Формула |
| Связь между напряжением (U) и напряженностью (Е) однородного электрического поля (d – расстояние между двумя точками поля) | 
|
| Электроемкость (С) конденсатора, имеющего на обкладках заряд q | 
|
| Электроемкость плоского конденсатора. S – площадь пластины конденсатора, d – расстояние между пластинами, s – относительная диэлектрическая проницаемость | 
|
| Электроемкость при параллельном соединении конденсаторов | 
|
| Энергия (W) электрического поля внутри заряженного конденсатора | 
|
| Сила тока I | 
|
| Плотность тока i | 
|
| Закон Ома для участка цепи | 
|
| Мощность тока N | 
|
| Закон Джоуля-Ленца | 
|
Вопросы для самоконтроля
1. Напишите закон Кулона. Дайте определение электрической постоянной. Выведите ее размерность.
2. Дайте определение напряженности электрического поля. В каких единицах она измеряется?
3. Сформулируйте и докажите теорему Гаусса-Остроградского.
4. Пользуясь теоремой Гаусса-Остроградского, получите выражение для напряженности поля одной равномерно заряженной бесконечной плоскости.
5. Получите выражение для напряженности поля между двумя заряженными плоскостями.
6. Какие явления происходят при внесении диэлектрика в электрическое поле? Дайте определение относительной диэлектрической проницаемости.
|
|
|
7. Перечислите известные вам виды поляризации диэлектриков. Каким примерно временем релаксации характеризуется каждый из перечисленных вами видов поляризации?
8. От чего зависит работа перемещения заряда в электрическом поле? Зависит ли работа от формы траектории, по которой перемещают заряд?
9. Каков физический смысл потенциала? Разности потенциалов? В каких единицах они измеряются?
10. Какова связь между напряженностью и разностью потенциалов?
11. Каков физический смысл электроемкости проводника? От чего она зависит?
12. Выведите формулу электроемкости плоского конденсатора.
13. Почему клетки живых тканей обладают электроемкостью? Какие причины могут влиять на электроемкость клетки?
14. Какие условия необходимы для существования электрического тока?
15. Дайте определения силы тока, плотности тока, сопротивления и удельного сопротивления. Каковы определяющие их формулы? Каковы единицы измерения этих величин?
16. Сформулируйте законы Ома для участка цепи и для замкнутой цепи. Дайте определение электродвижущей силы источника тока.
17. Как вычисляется работа тока на участке цепи? Как вычисляется мощность тока?
|
|
|
18. Сформулируйте закон Джоуля-Ленца. Как используют тепловые действия тока в терапевтических целях и в сельскохозяйственном производстве?
Примеры для решения задач
ЗАДАЧА № 1
Аппарат для гальванизации АГН -5 создает плотность тока 0,12 мА/см2. Какое количество электричества проходит через тело коровы, если наложенные на поверхность кожи электроды имеют площадь 1,5дм2 и процедура гальванизации длится 20 мин? Каково сопротивление участка тела коровы, если к электродам приложено напряжение 45 В?
| Дано: | 
|
Решение:
Плотность тока 
Сила тока 
Закон Ома: 
Отсюда находим:
Следовательно, 
Из закона Ома 
Произведем вычисления:
Ответ: количество электричества проходит через тело коровы 
, сопротивление участка тела коровы 
.
ЗАДАЧА № 2
Средняя мощность разряда электрического сома примерно 8 Вт при напряжении 360 В. Время разряда 0,13 мс. Определить электроемкость электрических органов сома.
| Дано: | 
|
Решение:
Энергия электрического поля конденсатора 
.
Мощность 
Отсюда 
Проверим размерность:
Произведем вычисления:
Ответ: электроемкость электрических органов сома 0,016 (мкФ).
Контрольные задачи
61. Разность потенциалов между внутренней и внешней поверхностями мембраны митохондрии внутри клетки печени крысы составляет 200 мВ. Толщина мембраны 8 нм. Какова напряженность электрического поля в мембране? Вычислите электроемкость внешней мембраны митохондрии, если площадь ее поверхности 13 мкм2, считая, что относительная диэлектрическая проницаемость мембраны равна 5.
|
|
|
62. Величина мембранного потенциала покоя для клетки икроножной мышцы лягушки равна 65 мВ. Какова напряженность электрического поля в мембране толщиной 10 нм? Электроемкость мембраны в расчете на 1 см2 ее поверхности равна 0,48 мкФ. Определить относительную диэлектрическую проницаемость мембраны.
63. Две параллельные металлические пластины, расстояние между которыми 10 мм, поместили в масло и сообщили им разность потенциалов 350 В. Затем расстояние между пластинами уменьшили до 5 мм и, удалив масло, залили яичный белок. При этом разность потенциалов уменьшилась до 42 В. Определить относительную диэлектрическую проницаемость белка, если для масла она равна 2,3.
64. Напряжение на плоском воздушном конденсаторе 24 В. Человек, стоя на изолирующей подставке, касается руками противоположных обкладок конденсатора и при этом их общее напряжение становится 21,4 В. Определить электроемкость человека, если площадь пластин конденсатора ИЗО см2 и расстояние между ними 10 мм.
|
|
|
65. Величина поляризационной емкости клеточной мембраны достигает 2 мкФ на каждый см2 ее поверхности. Определить величину заряда, сосредоточенного на поверхности клетки, если разность потенциалов между внутренней и внешней поверхностями мембраны 90 мВ. Площадь поверхности мембраны 50 мкм2. Сколько ионов находится на поверхности клетки, если все ионы одновалентные?
66. Какой электроемкостью обладает миелиновая оболочка участка цилиндрического нервного волокна длиной 5 мм, если его диаметр 16 мкм и толщина миелинового слоя 1,5 мкм? Относительная диэлектрическая проницаемость миелина равна 45. Расчет провести по формуле емкости плоскости плоского конденсатора.
67. При контакте с проводом электроизгороди на корову действует прямоугольный импульс тока длительностью 5 мс при напряжении 60 В. Какой заряд проходит при этом через тело коровы, если сопротивление тела 1,5 кОм? Какова мощность электрического разряда?
68. При гальванизации через участок тела лошади за время лечебной процедуры (20 мин) проходит электрический заряд 90 Кл. Определить среднюю плотность тока, если площадь электродов 350 см2.
69. При лечении невралгии на плечевой сустав лошади наложили электроды, соединенные с аппаратом для гальванизации «Поиск-1». Плотность тока должна быть 0,4 мА на 1 см2 площади активного электрода, и суммарный ток не должен превышать 200 мА. Какова должна быть площадь активного электрода? Какой заряд пройдет через тело лошади при времени процедуры 25 мин?
70. Для подогрева используемой при поении сельскохозяйственных животных в зимний период воды применяют водонагреватель ВЭП-600, потребляющий мощность 10 кВт. Сколько времени требуется для нагревания 600 л воды от 4° до 22 
? Определить стоимость подогрева воды в месяц, если в хозяйстве ежедневно потребляют 1,8 т подогретой воды. Удельная теплоемкость воды 4,19 кДж/(кг·К). Стоимость электроэнергии 4 коп. за 1 кВт·ч.
Дата добавления: 2018-10-27; просмотров: 2395; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!