Меню

Как изменится энергия заряженного конденсатора если напряжение между его обкладками уменьшить вдвое

Физика дома

Решение задач с конденсаторами

Одной из тем, изучаемых в курсе физики 10-го класса, является тема «Конденсаторы». Сама по себе тема не сложная, но решение задач по этой теме вызывает вопросы. Давайте разберём некоторые задачи и те нюансы, на которые необходимо обращать внимание.

Теорию Вы можете прочитать в учебнике. Поэтому сразу перейдём к задачам — к практике. Рассмотрим несколько задач.

1) Как изменится электроёмкость конденсатора при увеличении заряда на его обкладках в n раз?

Ёмкость конденсатора зависит от геометрических размеров пластин, их взаимного расположения и электрических свойств среды. Ни один из этих параметров здесь не изменяется. Следовательно электроёмкость конденсатора не изменится. При увеличении заряда на пластинах — увеличится напряжение между обкладками.

2) Плоский воздушный конденсатор, площадь каждой пластины которой равна S, а расстояние между ними d1, зарядили до напряжения U и отключили от источника напряжения . После этого увеличили расстояние между пластинами до d2. Как изменится при этом энергия конденсатора ?

При увеличении расстояния между пластинами, электроёмкость конденсатора уменьшается в 2 раза. Это — во-первых. Во-вторых. Для решения этой задачи большинство используют формулу для определения энергии электрического поля заряженного конденсатора. энергия заряженного конденсатораПосле подстановки получается, что энергия уменьшается в 2 раза. Этот ответ будет не верный.

Для ответа на вопрос этой задачи следует воспользоваться другой формулой для определения энергии. энергия заряженного конденсатораПоскольку после отключения конденсатора от источника напряжения, постоянным остаётся заряд на конденсаторе! Следовательно энергия заряженного конденсатора увеличивается в 2 раза!

3) Тот же самый вопрос, но конденсатор остаётся подключённым к источнику напряжения .

Если конденсатор остаётся подключённым к источнику напряжения, то напряжение между обкладками остаётся неизменным, какие бы изменения не производились с конденсатором. И для ответа на вопрос необходимо воспользоваться первой формулой.

4) Конденсатор ёмкостью С1, заряженный до разности потенциалов U1 соединили одноимённо заряженными обкладками с конденсатором ёмкостью С2, заряженным до напряжения U2. Найдите разность потенциалов между обкладками конденсаторов после их соединения.

Читайте также:  Транзистор как регулятор постоянного напряжения

В основе решения задач подобного типа лежит закон сохранения электрического заряда. Заряд конденсаторов до соединения равен заряду системы после соединения. То есть, записав закон сохранения заряда и расписав заряды конденсаторов, определить неизвестную величину уже не вызывает никаких трудностей.

5) Как изменится ёмкость плоского конденсатора, если между его обкладками поместить стеклянную пластинку, толщина которой равна половине расстояния между обкладками? Какая работа совершается при этом, если конденсатор остаётся подсоединён к источнику напряжения U?

конденсаторы

Для начала необходимо понять, а что происходит с конденсатором. Если сделать рисунок, то это выглядит примерно следующим образом:

ёмкость системы конденсаторов

И если мысленно между воздушным зазором и диэлектриком пометить тонкий проводник, то получившийся конденсатор будет представлять собой два последовательно соединенные конденсатора, с расстояние между пластинами d/2. Просчитав ёмкость получившейся системы, отвечаем на первый вопрос задачи.

Чтобы ответить на вопрос с энергией, рассчитываем энергию системы до и после введения диэлектрика. Разность энергий будет показывать работу, совершённую при этом.

конденсаторы

Конденсатор может быть заполнен диэлектриком таким образом, что диэлектрик заполняет конденсатор на половину площади пластин. Тогда конденсатор разрезаем на пополам и решаем задачу, как будто имеем два параллельно соединённых конденсатора с площадью пластин S/2.

6) Конденсатор подключили к источнику тока через резистор сопротивлением 5 кОм. Результаты измерений напряжения между обкладками конденсатора представлены в таблице:

Источник



Как изменится энергия заряженного конденсатора если напряжение между его обкладками уменьшить вдвое

Плоский конденсатор подключен к источнику постоянного тока. Как изменится энергия электрического поля внутри конденсатора, если уменьшить в 2 раза расстояние между обкладками конденсатора?

1) увеличится в 2 раза

2) увеличится в 4 раза

3) уменьшится в 2 раза

4) уменьшится в 4 раза

Читайте также:  При каком виде нагружения допускаемые напряжения наибольшие

Энергия электрического поля внутри конденсатора связана с его емкостью и напряжением на нем соотношением E= дробь, числитель — C<<U data-lazy-src=

Если Вы все правильно учтете, то получите ответ из решения.

а как определить какой формулой энергии конденсатора пользоваться при решении такого плана задачи, ведь, если взять формулу E=q2/2C, то энергия будет обратно пропорциональна С.

Не не будет. Если Вы возьмете эту формулу, то у Вас также будет зависимость от заряда на пластинах. А он будет меняться при изменении расстояния между пластинами, так как конденсатор подключен к источнику, и он может заряжать и разряжать конденсатор. Поэтому в добавок к Вашей формуле нужно вспомнить, как связаны заряд емкость и напряжение: q=CU. Подставив это в  дробь, числитель — q в степени 2 , знаменатель — 2C , мы возвращаемся к формуле из решения:  дробь, числитель — CU в степени 2 , знаменатель — 2 .

Поэтому в решении и используется именно эта формула, чтобы не делать лишних действий ))

Читайте также:  Как получают напряжение 380

Так что можно использовать любые формулы, но только при таком условии, что Вы понимаете, когда что применимо.

Источник

Самостоятельная работа Конденсатор 8 класс

Самостоятельная работа Конденсатор 8 класс с ответами. Самостоятельная работа представлена в двух вариантах, в каждом варианте по 5 заданий.

Вариант 1

1. Какое назначение имеет конденсатор?

2. От чего зависит электроемкость конденсатора?

3. Электрический заряд на одной из пластин конденсатора 2 мкКл, а напряжение между пластинами 5000 В. Рассчитайте электрическую ёмкость конденсатора.

4. Конденсатор электроёмкостью 4 нФ зарядили до напряжения 10 В. Определите энергию конденсатора.

5. Как изменится энергия электрического поля конденсатора, если напряжение на его обкладках уменьшить в 2 раза?

Вариант 2

1. Из чего состоит простейший плоский конденсатор?

2. Как изменяется электроемкость плоского конденсатора при увеличении расстояния между пластинами или при внесении диэлектрика?

3. Электрический заряд на конденсаторе 12 мкКл, а напряжение между его обкладками равно 600 В. Определите электрическую емкость конденсатора.

4. Конденсатор электроемкостью 6 мкФ заряжен до напряжения 20 В. Какой энергией обладает конденсатор?

5. Как изменится энергия электрического поля конденсатора, если напряжение на его обкладках увеличить в 3 раза?

Ответы на самостоятельную работу Конденсатор 8 класс
Вариант 1
1. Конденсатор накапливает заряд.
2. Электроемкость конденсатора зависит от площади пластин, расстоянию между этими пластинами, и от свойств внесенного диэлектрика.
3. 4 ⋅ 10 -10 Ф
4. 2 ⋅ 10 -7 Дж
5. Уменьшится в 4 раза
Вариант 2
1. Конденсатор состоит из двух одинаковых параллельных пластин, находящихся на малом расстоянии друг от друга.
2. При увеличении расстояния между пластинами, электроемкость уменьшается. При внесении диэлектрика электроемкость увеличивается.
3. 2 ⋅ 10 -8 Ф
4. 1,2 ⋅ 10 -3 Дж
5. Увеличится в 9 раз

Источник