№ 765. Во сколько раз изменится энергия поля заряженного конденсатора, если пространство между пластинами конденсатора заполнить маслом? Рассмотреть случаи: а) конденсатор отключен от источника напряжения; б) конденсатор остается присоединенным к источник
№ 765. Во сколько раз изменится энергия поля заряженного конденсатора, если пространство между пластинами конденсатора заполнить маслом? Рассмотреть случаи: а) конденсатор отключен от источника напряжения; б) конденсатор остается присоединенным к источнику постоянного напряжения. Ответ объяснить, пользуясь законом сохранения энергии.
а) Конденсатор отключен от источника напряжения.
Таким образом, энергия поля заряженного конденсатора после заполнения пространства между его пластинами маслом уменьшится в ε = 2,5 раза за счет того, что часть энергии расходуется на поляризацию диэлектрика.
б) Конденсатор остается присоединенным к источнику постоянного напряжения.
Таким образом, энергия поля конденсатора увеличится в ε = 2,5 раза. Энергия пополняется за счет источника напряжения.
Источник:
Решебник по физике за 10, 11 класс (А.П. Рымкевич, 2001 год),
задача №765
к главе «ЭЛЕКТРОДИНАМИКА. ГЛАВА VII. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ. 35. Электроемкость конденсатора. Энергия заряженного конденсатора. Энергия электрического поля».
Заряженный и незаряженный конденсатор
Задача: Заряженный конденсатор подключили параллельно к такому же, незаряженному. Во сколько раз изменилась энергия поля
первого конденсатора?
Ход Решения:
Разумеется находим первоначальную энергию заряженного конденсатора:
После перераспределения зарядов энергия этого конденсатора:
Проблема:
Заметил, что сумма энергий обоих конденсаторов после соединения проводником стала равна .
На что же потратилась половина энергии?
94731 / 64177 / 26122
Регистрация: 12.04.2006
Сообщений: 116,782
Ответы с готовыми решениями:
Какой энергией обладает заряженный до разности потенциалов 307В конденсатор
Какой энергией обладает заряженный до разности потенциалов 307 В конденсатор с площадью пластин.
Незаряженный металлический шарик
Незаряженный металлический шарик расположен в вакууме вдали от других тел. Его начинают освещать.
С заряженного шарика на незаряженный передали 40% всех избыточных электронов
С заряженного шарика на незаряженный передали 40% всех избыточных электронов. После этого шарики.
Можно ли сменить конденсатор в БП на конденсатор большей емкости
Здравствуйте, столкнулся с умершим конденсатором в своем БП, однако точно такой же на 200 вольт и.
1226 / 956 / 77
Регистрация: 20.03.2011
Сообщений: 848
Сообщение от Alex1OPS 
. находим первоначальную энергию.
. сумма энергий обоих конденсаторов после соединения проводником стала равна .
На что же потратилась половина энергии?
Протекание тока, нагревание проводов, излучение ускоренно движущихся зарядов. Мы же рассматриваем всегда упрощенную, приближенную картину, пока не натыкаемся на парадоксы.
Вот и здесь, учли закон сохранения заряда, и сразу пришлось вспормнить, что энергия бывает не только потенциальная, что она может переходить в другие виды энергии.
Как в модели идеального газа — можно пренебрегать взаимодействием молекул, пока не возникнет вопрос, как после расширения газа устанавливается новое равновесие.
101 / 100 / 36
Регистрация: 14.09.2010
Сообщений: 223
Благодарю за разъяснение
Заблокирован
Alex1OPS, вчера уже писал
Заряд системы
до подключения 2-го конденсатора Q0 = C*U
после подключения Q1 = 2*C*U1 => U1 = U/2(напряжение на обкладках упало в 2 раза)
Энергия системы до подключения 2-го конденсатора W0 = C*U^2/2
Энергия системы после подключения 2-го конденсатора W1 = 2*(C*(U/2)^2/2) = C*U^2/4
Закон сохранения энергии для системы
W0 = W1 + A
что же такое А — это тепло выделяющееся в проводниках, энергия затрачиваемая на поляризацию и диполей диэлектрика конденсатора и прочие потери, которые всегда присутствуют
Получаем
А = W1 — W0 = C*U^2/2 — C*U^2/4 = C*U^2/4 (т.е энергия поровну распределилась между єнергией электрического поля и энергией затраченной на поляризацию выход тепла и т.д.)
Добавлено через 11 минут
Я ришил в своих размышлениях пойти далее, напряжённость электрического поля на пластинах кондансатора изменилась от
Е0 = U/d до Е1 = (U/2)/d , таким образом имеем dE/dt — а это уже излучение, учитывая связанность электрического и магнитных полей в случае иеального конденсатора (находится в вакууме и проводники идеальные), такое подкючение 2-го конденсатора должно было привести к электромагнитному импульсу, вот мой взгляд на данный топик
Заряженный конденсатор подключили параллельно к другому такому же,но незаряженному конденсатору. Во сколько раз изменила
Заряженный конденсатор подключили параллельно к другому такому же, но незаряженному конденсатору. Во сколько раз изменилась энергия электрического поля? (ответ дать, пользуясь вторым законом сохранения энергии)
Лучший ответ
Из закона сохранения ответ на эту задачку дать НЕЛЬЗЯ. Щас увидите почему.
Исходная энергия — это q²/2C. При подключении второго конденсатора заряд не изменяется (куда он на фиг денется, с подводной-то лодки. ) , а ёмкость увеличилась вдвое. Значит, энергия после подключения — q²/4C, или вдвое меньше, чем было вначале.
И объяснить такое уменьшение, оставаясь в рамках ЧИСТО электричества, невозможно, потому что тут происходят необратимые потери на тепло.
Физика ИжГТУ 9 разделов (раздел2)
Физика. Электричество. Электростатика. Потенциал. Емкость конденсатора.
1. Два одинаковых конденсатора, емкостью С = 1 мкФ каждый, соединены параллельно длинными проводниками. Общий заряд на обкладках q = 10-5 Кл. Какую минимальную работу необходимо совершить, чтобы развести обкладки одного конденсатора на большое расстояние? Сопротивлением соединительных проводов пренебречь.
2. Заряженный конденсатор подключили параллельно к такому же, незаряженному. Во сколько раз изменилась энергия поля первого конденсатора?
3. У плоского конденсатора, заполненного слюдой, удаляют треть толщины диэлектрического слоя (см. рис.). Как и во сколько раз меняется при этом емкость конденсатора?
4. Плоский конденсатор разрезают на n = 4 равные части вдоль плоскостей, перпендикулярных обкладкам. Полученные n конденсаторов соединяют последовательно. Чему равна емкость полученной батареи конденсаторов, если емкость исходного конденсатора С0 = 16 мкФ?
5. У плоского конденсатора, заполненного твердым диэлектриком с диэлектрической проницаемостью ε, одну пластину отодвигают от диэлектрика на расстояние, равное половине толщины диэлектрического слоя (см. рис.). При каком значении ε емкость конденсатора изменится в 2 раза?
6. Два одинаковых воздушных конденсатора соединены последовательно и подключены к батарее с постоянной ЭДС. Один из них заполняют диэлектриком с диэлектрической проницаемостью ε = 4. Во сколько раз изменится напряженность электрического поля в этом конденсаторе?
7. Плоский конденсатор погружают в жидкость с диэлектрической проницаемостью ε и заряжают до напряжения U. После отключения источника напряжения пластины начинают вынимать из диэлектрика. При каком расстоянии х между уровнем жидкости и верхним концом пластин (см. рис.) произойдет пробой конденсатора, если пробойное значение напряженности электрического поля Eпр? Ширина пластин h, расстояние между пластинами d.
8. К воздушному конденсатору, напряжение на котором Ul = 210 В, присоединили параллельно такой же незаряженный конденсатор, но с диэлектриком из стекла. Какова диэлектрическая проницаемость стекла, если напряжение на зажимах батареи стало U = 30 В?
9. Плоский воздушный конденсатор, расстояние между пластинами которого d = 10-2 м, до половины погрузили в масло (см. рис.). На какое расстояние следует раздвинуть пластины, чтобы емкость конденсатора не изменилась?
10. Два одинаковых плоских конденсатора, емкостью С = 0,01 мкФ каждый, соединили параллельно, зарядили до напряжения U = 300 В и отключили от источника тока. Затем пластины одного из конденсаторов раздвинули на расстояние, вдвое превышающее первоначальное. Какой заряд прошел при этом по соединительным проводам?
11. Пространство между обкладками плоского конденсатора, площадь пластин которого S и расстояние между ними d, сплошь заполнено диэлектриком, состоящим из двух половин равных размеров, но с разной диэлектрической проницаемостью ε1 и ε2. Граница раздела перпендикулярна обкладкам (см. рис.). Найти емкость такого конденсатора.
12. Напряжение на двух одинаковых плоских конденсаторах, соединенных параллельно, U0 = 6 В. После отключения конденсаторов от источника тока у одного из них уменьшили расстояние между пластинами вдвое. Найти напряжение между пластинами конденсаторов в этом случае.
13. Конденсатор емкостью C1 зарядили до напряжения Ul = 500 В. При параллельном подключении этого конденсатора к незаряженному конденсатору емкостью С2 = 4 мкФ вольтметр показал напряжение U2 = 100 В. Найти емкость конденсатора С1.
14. N одинаковых капелек ртути заряжены до одного и того же потенциала φ0. Каков будет потенциал φ большой капли, получившейся в результате слияния этих капель?
15. По гладкой наклонной плоскости с углом наклона к горизонту α с высоты h начинает скользить тело массой m, имеющее заряд -q. Положительный заряд +q помещен в вершине прямого угла (см. рис.). Определить скорость тела V в момент его перехода на горизонтальную плоскость. При каких условиях тело в момент перехода на горизонтальную плоскость будет иметь скорость V = 0?
16. заряды +q, -2q, +3q расположены в вершинах правильного треугольника со стороной а. Определить потенциальную энергию W этой системы.
17. Напряжение поля точечного заряда Q в точке А равно ЕА, а в точке В — Ев. Определить работу А, необходимую для перемещения заряда q из точки А в точку Б.
18. Шарик массой m = 10-4 кг, заряд которого q = 10-8 Кл, подвешен на нити длиной l = 0,03 м (см. рис.). Над точкой подвеса на расстоянии h = 0,04 м от нее помещен заряд q0 = 2·10-8 Кл. Шарик отклоняют от положения равновесия на угол α0 = 60° и отпускают. Найти скорость шарика и силу натяжения нити при прохождении шариком положения равновесия.
19. Два последовательно соединенных конденсатора емкостями С1 = 2 мкФ и С2 = 4 мкФ присоединены к источнику постоянного напряжения U = 120 В. Определить напряжение на каждом конденсаторе.
20. Два электрических заряда q1 = q и q2 = -2q расположены друг от друга на расстоянии l = 6а. Найти геометрическое место точек, в которых потенциал поля равен нулю, в какой-нибудь из плоскостей, проходящих через заряды.
21. Электрон движется к неподвижному точечному заряду q = -10-10 Кл. В точке А (rа = 0,2 м) (см. рис.) электрон имеет скорость V = 106 м/с. На какое минимальное расстояние rв приблизится электрон к заряду? Какова будет кинетическая энергия электрона после того, как он, двигаясь в обратном направлении, окажется в точке С, находящейся на расстоянии rс = 0,5 м от заряда?
22. Расстояние между зарядами ql = 10 нКл и q2 = -1 нКл равно R = 1,1 м. Найти напряженность поля в точке на прямой, соединяющей заряды, в которой потенциал равен нулю.
23. Два заряда ql = 2 мкКл и q2 = 5 мкКл расположены на расстоянии r = 0,4 м друг от друга в точках А и В (см. рис.). Вдоль прямой CD, проходящей параллельно отрезку АВ на расстоянии d = 0,3 м от него, перемещают заряд q = 10 мкКл. Найти работу электрических сил А при перемещении заряда из точки С в точку D, если прямые АС и BD перпендикулярны отрезку АВ.
24. Два разноименных точечных заряда, одинаковых по модулю, находятся на расстоянии l = 30 см друг от друга. В точках, находящихся на таком же расстоянии от обоих зарядов, напряженность электрического поля Е = 100 В/м. Определить потенциал поля φ в точке, расположенной между зарядами на расстоянии l/3 от положительного заряда.
25. Потенциалы точек А и Б φA = 30 B, φв = 20 В. Найти потенциал точки С, лежащей посередине между точками А и В (см. рис.).
26. В некоторых двух точках поля точечного заряда напряженности отличатся в n = 4 раза. Во сколько раз отличаются потенциалы поля в этих точках?
27. В однородном поле напряженностью Е = 20 кВ/м на нити прикреплен шарик массой m = 10 г и зарядом q = 10 мкКл (см. рис.). Шарик отклоняют от положения равновесия на угол α = 60° и отпускают. Найти натяжение нити в тот момент, когда шарик проходит положение равновесия. Силовые линии поля вертикальны.
28. Альфа-частица движется со скоростью V = 2·107 м/с и попадает в однородное электрическое поле, силовые линии которого направлены противоположно направлению движения частицы. Какую разность потенциалов должна пройти частица до остановки? Какой должна быть напряженность электрического поля, чтобы частица остановилась, пройдя расстояние s = 2 м?
29. Электрон вылетает из точки поля, потенциал которой φ0 = 600 В, со скоростью V = 1,2·107 м/с по направлению силовой линии. Определить потенциал точки, в которой скорость электрона станет равной нулю.
30. Тело массой m = 10 г, имеющее заряд q = 5 мкКл, подвешено на нити. Тело отклоняют на 90° и отпускают. Чему равна сила натяжения нити в тот момент, когда нить составляет угол α = 30° с вертикалью? Тело находится в однородном электрическом поле с напряженностью Е = 2 кВ/м, направленном вертикально вниз (см. рис.).