Электричество и Магнетизм

На рисунке изображена схема электрической цепи, состоящей из источника тока с ЭДС $\xi$ и внутренним сопротивлением $r$, двух резисторов с сопротивлениями $R_1$ и $R_2$ соответственно, двух идеальных диодов $D_1$ и $D_2$ идеальных амперметра и вольтметра. Длительный промежуток времени ключ замкнут $K_2$, а ключ $K_1$ размокнут. Опираясь на законы электродинамики, объясните, как изменятся показания вольтметра и амперметра, если ключ $K_1$ замкнуть, а ключ $K_2$ разомкнуть.

Три одинаковых резистора и два одинаковых идеальных диода включены в электрическую цепь, показанную на рисунке, и подключены к аккумулятору в точках В и С. Показания амперметра равны 1,5 А. Определите силу тока через амперметр при смене полярности подключения аккумулятора. Нарисуйте эквивалентные электрические схемы для двух случаев подключения аккумулятора. Опираясь на законы электродинамики, поясните свой ответ. Сопротивлением амперметра и внутренним сопротивлением аккумулятора пренебречь.

К шару незаряженного электроскопа поднесли положительно заряженную палочку. В результате этого лепестки электроскопа разошлись. Какой заряд приобрели лепестки электроскопа? Ответ поясните, опираясь на физические закономерности.

В трех вершинах квадрата ABCD закреплены точечные заряды $+q>0$ $−q$ и $+2q$ соответственно (см. рисунок). Опираясь на законы электродинамики, определите, как изменится направление напряжённости результирующего электростатического поля в центре квадрата, если заряд −q переместить из вершины B в вершину D? Сделайте рисунки, на которых постройте векторы напряженности результирующего электростатического поля в центре квадрата для двух случаев расположения зарядов.

Рамку с постоянным током удерживают неподвижно в поле полосового магнита (см. рис.). Полярность подключения источника тока к выводам рамки показана на рисунке. Как будет двигаться рамка на неподвижной оси MО, если рамку не удерживать?
Ответ поясните, указав, какие физические закономерности вы использовали для объяснения. Считать, что рамка испытывает небольшое сопротивление движению со стороны воздуха.

Схема, изображенная на рисунке, состоит из двух резисторов с различным сопротивлением, батарейки, обладающей внутренним сопротивлением, и измерительных приборов. Как изменятся показания идеальных амперметра и вольтметра (увеличатся, уменьшатся, не изменятся), если разомкнуть ключ К? Ответ поясните, указав, какие физические закономерности Вы использовали для объяснения.

На рисунке изображена схема электрической цепи, состоящей из двух одинаковых идеальных источников тока с ЭДС $\xi$, лампы сопротивлением $R$, диода, ключа К и двух одинаковых резисторов сопротивлением $R$. Опираясь на законы электродинамики, объясните, что произойдет с яркостью лампы, если перевести ключ К из положения 1 в положение 2. Во сколько раз отличаются мощности, выделяющиеся в цепи при разных положениях ключа К?

Электрическая цепь включает в себя два идеальных источника тока с ЭДС два резистора и лампу с одинаковым сопротивлением R, ключ и идеальный диод. Изначально ключ в положении 1, в некоторый момент времени его переводят в положение 2. Опираясь на законы электродинамики, объясните, как изменится свечение лампочки и полная мощность, выделяющаяся внешней цепи?

Прямолинейный проводник с током и проводящая рамка лежат в плоскости, перпендикулярной линиям индукции однородного магнитного поля. Опираясь на законы физики, укажите направление силы, действующей на рамку, когда величина магнитной индукции $В$ уменьшается.

На фотографии изображена электрическая цепь, состоящая из резистора, реостата, ключа, батареи с подключённым к ней цифровым вольтметром и цифрового амперметра. Составьте электрическую схему этой цепи. Как изменяется (уменьшится или увеличится) сила тока в цепи и напряжение на батарее при перемещении движка реостата в крайнее левое положение? Ответ поясните, опираясь на законы электродинамики.

Опираясь на законы физики, найдите показание идеального вольтметра в схеме, представленной на рисунке, до замыкания ключа $K$ и опишите изменения его показаний после замыкания ключа $K$. Первоначально конденсатор не заряжен.

Около небольшой металлической пластины, укрепленной на изолирующей подставке, подвесили на шелковой нити легкую металлическую незаряженную гильзу. Когда пластину подсоединили к клемме высоковольтного выпрямителя, подав на нее отрицательный заряд, гильза пришла в движение. Опишите движение гильзы и объясните его.

В нижней половине незаряженного металлического шара располагается крупная шарообразная полость, заполненная воздухом. Шар находится в воздухе вдали от других предметов. В центр полости помещен положительный точечный заряд $q>0$ (см. рисунок). Нарисуйте картину линий напряженности электростатического поля внутри полости, внутри проводника и снаружи шара. Если поле отсутствует, напишите в данной области: $\vec{E}=0$. Если поле отлично от нуля, нарисуйте картину поля в данной области, используя восемь линий напряженности. Ответ поясните, указав, какие физические закономерности Вы использовали для объяснения.

Замкнутое медное кольцо подвешено на длинных нитях вблизи катушки индуктивности, закрепленной на столе и подключенной к источнику постоянного тока (см. рис.). Первоначально электрическая цепь катушки разомкнута. Как будет двигаться кольцо при замыкании цепи? Ответ поясните, используя физические закономерности.

Электрические вакуумные лампы накаливания со спиральной вольфрамовой нитью накала имеют довольно ограниченный срок службы, обычно не превышающий 1000 часов. В процессе длительной работы на внутренней поверхности стеклянной колбы лампы появляется черный налет. Лампы, проработавшие довольно долго, обычно перегорают в момент включения, когда на них подается напряжение.

Объясните, основываясь на известных физических законах и закономерностях, причину образования налета на стенках колбы и перегорание ламп в момент их включения.

Вакуумные лампочки накаливания имеют весьма ограниченный срок службы. Если они уже долго светили, то их стеклянные баллоны постепенно покрываются изнутри черным налетом, а перегорают они чаще всего в момент включения в сеть. Объясните указанные факты, указав, какие физические явления и законы вы использовали.

Электрическая схема состоит из источника постоянной ЭДС с некоторым внутренним сопротивлением, реостата, вольтметра, амперметра и ключа (см. рис.). Ключ замыкают. Что произойдет с показаниями вольтметра и амперметра при перемещении ползунка реостата в крайнее левое положение? Вольтметр и амперметр считать идеальными.

В камере, из которой откачан воздух, создали электрическое поле напряженностью $\vec{E}$ и магнитное поле индукцией $\vec{B}$. Поля однородные, $\vec{E}\perp\vec{B}$. В камеру влетает электрон $e$, вектор скорости которого перпендикулярен $\vec{E}$ и $\vec{B}$, как показано на рисунке. Модули напряженности электрического поля и индукции магнитного поля таковы, что электрон движется прямолинейно. Как изменится начальный участок траектории электрона, если его скорость увеличить? Ответ поясните, указав, какие явления и законы вы использовали для объяснения.

Если потереть шерстью эбонитовую палочку, то она электризуется, приобретая отрицательный заряд, и стрелка электрометра при поднесении палки к его шару отклоняется, а при удалении палки  — возвращается к неотклоненному состоянию. Если же в момент поднесения наэлектризованной палки к электрометру коснуться рукой его металлического корпуса и сразу же убрать руку, то после удаления палки отклонение стрелки сохраняется, хотя и меньшее по величине.

Объясните, основываясь на известных физических законах и закономерностях, почему это происходит.

Электрометр (см. рис.) представляет собой металлический цилиндрический корпус, передняя и задняя стенки которого стеклянные. Корпус закреплен на изолирующей подставке. Через изолирующую втулку внутрь корпуса сверху входит металлическая трубка, заканчивающаяся внизу стержнем с установленной на нем легкоподвижной стрелкой, отклонение которой определяется величиной заряда. Стрелка может вращаться вокруг горизонтальной оси. Внутри корпуса установлена шкала электрометра, по которой определяется отклонение стрелки. Снаружи корпуса, наверху трубки прикрепляется металлический шар или тарелка, к которой подносят заряженные тела.