В этой статье представлены задачи на определение энергии конденсатора, плотности энергии поля, а также расчет выделившегося тепла.
Задача 1. Емкость плоского воздушного конденсатора пФ, расстояние между пластинами
м, напряжение на пластинах
В. Определить: а) напряженность поля между пластинами; б) силу взаимодействия пластин; в) энергию поля конденсатора; г) объемную плотность энергии.
Запишем нужные нам соотношения:
Заряд можем посчитать сразу:
Заряд равен 180 нКл.
Также можно определить энергию конденсатора:
Энергия равна 18 мкДж.
Определим площадь пластин:
Тогда напряженность поля равна:
Сила взаимодействия пластин:
Таким образом, сила взаимодействия пластин 0,45 мН. Объемная плотность энергии:
Ответ: напряженность поля В/м, сила взаимодействия пластин 0,45 мН, энергия поля 18 мкДж, объемная плотность энергии
Дж/м
.
Задача 2. Конденсатор, имеющий емкость мкФ, заряжен до разности потенциалов
В. Какое количество теплоты
выделится, если конденсатор замкнуть сопротивлением?
Если заряженный конденсатор замкнуть, то вся энергия, запасенная в нем, превратится в тепло на резисторе:
Ответ: энергия, а следовательно, и выделившееся тепло, равна 1 Дж.
Задача 3. В импульсной фотовспышке лампа питается от конденсатора емкостью мкФ, заряженного до напряжения
В. Найти энергию вспышки, среднюю ее мощность, если продолжительность разрядки
мс.
Запасенная энергия выделяется в течение времени
, следовательно, мощность
Ответ: энергия 36 Дж, мощность 15 кВт.
Задача 4. Расстояние между пластинами плоского конденсатора с диэлектриком из парафинированной бумаги мм, а напряжение между пластинами
В. Найти плотность энергии поля.
Ответ: 97 мДж/м.
Задача 5. Во сколько раз изменится энергия поля заряженного конденсатора, если пространство между пластинами конденсатора заполнить маслом? Рассмотрите случаи: а) конденсатор отключен от источника напряжения; б) конденсатор остается присоединенным к источнику напряжения.
Если конденсатор отключен от питания, то он сохраняет заряд.
Так как диэлектрическая проницаемость масла и в нашей формуле стоит в знаменателе, то энергия уменьшится в
раз, то есть в 2,2 раза.
Если конденсатор подключен к источнику питания, то , и
Видим, что в этом случае, наоборот, энергия увеличится в раз.
Эта потеря есть для обоих лучей. Ведь каждый в итоге отразился от...
Доброго времени суток! Разве во второй задаче не надо учесть потерю половины...
...
[latexpage] $$\Delta l_1=\frac{(m_A+M)g}{k_1}$$ $$\Delta l_2=\frac{Mg}{k_2}$$ $$\Delta l_1+\Delta...
В таких ситуациях я обычно говорю ученикам: не надо думать, надо формулы писать :)))...