Электричество и Магнетизм

1.  Нить накала лампочки (обычно вольфрамовая) работает при высокой температуре, необходимой для излучения видимого света, и постепенно испаряется, оседая черным налетом на стеклянном баллоне.

2.  Сопротивление металлов растет с ростом температуры, поэтому ток через холодную нить накала в момент включения лампочки в сеть значительно превышает рабочий ток лампочки, когда ее нить накала прогрелась до рабочей температуры.

3.  Испарение с разных участков нити происходит неравномерно. По мере испарения металла с нити на ней возникают неоднородности  — участки меньшего диаметра с повышенным сопротивлением, где нагревание током по закону Джоуля  — Ленца происходит сильнее, чем на последовательно с ними включенных в цепь участках с меньшим сопротивлением.

4.  В момент включения в сеть долго проработавшей лампочки один из тонких участков ее нити накала с большим сопротивлением нагревается выше температуры плавления, и нить перегорает.

Напряжение на источнике тока (показание вольтметра) равно $$U_{\text{ист}}=\varepsilon - Ir,$$ где $\varepsilon$ — ЭДС источника, $r$ — его внутреннее сопротивление. Сила тока в цепи (показание амперметра) по закону Ома для полной цепи равна: $$I=\frac{\varepsilon}{r+R},$$ где $R$ — сопротивление реостата.

С перемещением ползунка реостата влево его сопротивление увеличивается, значит, сила тока в цепи будет уменьшаться, а напряжение на источнике (показание вольтметра) — увеличиваться.

Ответ: показание амперметра уменьшится, показание вольтметра увеличится.

На электрон действуют две силы: — со стороны электрического поля действует сила $F_e = Eq$, направленная против силовых линий, так как частица имеет отрицательный заряд, то есть вертикально вниз; — со стороны магнитного поля действует сила Лоренца $F_L = Bqv$, направленная по правилу левой руки вертикально вверх.

По условию электрон движется прямолинейно. Это возможно при условии равенства модулей этих сил по второму закону Ньютона $qvB = qE$.

При увеличении скорости электрона электрическая сила не изменится, а сила Лоренца возрастет — их равнодействующая будет направлена вверх. Начальный участок траектории электрона будет напоминать дугу окружности — он будет отклоняться вверх.

1.  При поднесении наэлектризованной отрицательным зарядом эбонитовой палки к шару электрометра, в силу явления электростатической индукции и закона сохранения заряда в изолированной системе тел, шар и стрелка электрометра заряжаются разноименными и равными по величине зарядами (шар  — «+», стрелка  — «–»). При этом часть металлического корпуса электрометра вблизи шкалы заряжается положительным зарядом в силу того же явления электростатической индукции, а остальная часть  — равным ему по величине в силу закона сохранения заряда в изолированной системе тел отрицательным зарядом.

2.  Стрелка электрометра отклоняется, так как одноименные заряды на стрелке и на стержне отталкиваются, а разноименные заряды на стрелке и на корпусе электрометра притягиваются, согласно закону взаимодействия зарядов.

3.  При удалении наэлектризованной палки от электрометра одинаковые индуцированные заряды разных знаков на его шаре и на стрелке, а также меньшие по величине заряды на корпусе электрометра вблизи его шкалы и вдали от стрелки компенсируются, и отклонение стрелки прекращается.

4.  Если коснуться корпуса электрометра рукой после поднесения к нему наэлектризованной палки и сразу убрать руку, то часть индуцированных на корпусе зарядов (отрицательных) стечет на прикоснувшегося к нему

человека, и на корпусе электрометра останется нескомпенсированный положительный заряд.

5.  В силу явления электростатической индукции после удаления палки этот положительный нескомпенсированный заряд на корпусе электрометра вызовет появление отрицательного заряда на стрелке электрометра, расположенной вблизи шкалы, и положительного  — на шаре электрометра, что и приведет к отклонению стрелки, хотя и меньшему, чем при поднесении заряженной эбонитовой палки к электрометру.

При отсутствии заряда шарика частота его колебаний определяется формулой: $$\nu=\frac{1}{T}=\frac{1}{2\pi}\sqrt{\frac{g}{l}}$$

Если шарик зарядить, то на него со стороны заряженной пластины будет действовать электрическая сила, направленная вертикально вверх, так как и пластина, и шарик имеют положительный заряд.

Маятник совершает малые колебания, которые являются гармоническими. Потому равнодействующая сила пропорциональна смещению х, то есть $F_x=-kx$, и имеет период колебаний, который находится по формуле $$T=2\pi\sqrt{\frac{m}{k}}$$ где $k$ — коэффициент пропорциональности.

Равнодействующая сила равна $\vec{F}=\vec{F}_3+\vec{mg}+\vec{T}$, ее проекция на ось $Ox$ $F_x=(F_3-mg)\cdot\sin\alpha$. Для малых колебаний можно считать, что $\sin\alpha\approx\frac{x}{l}$. Тогда: $$F_x=-(mg-F_3)\frac{x}{l}=-\frac{mg-F_э}{l}x.$$

Следовательно, коэффициент пропорциональности $k=\frac{mg-F_э}{l}$. В этом случае период колебаний равен $$T=2\pi\sqrt{\frac{ml}{mg-F_э}},$$ а частота равна: $$\nu=\frac{1}{2\pi}\sqrt{\frac{mg-F_э}{ml}}=\frac{1}{2\pi}\sqrt{\frac{g}{l}-\frac{F_э}{ml}}$$

Сравнивая частоту колебаний в обоих случаях, делаем вывод, что она уменьшилась.

Ответ: уменьшилась.