Во сколько раз изменится энергия заряженного конденсатора, отсоединенного от источника тока, если пространство между его обкладками заполнить диэлектриком с диэлектрической проницаемостью ε =3?
Решебник по физике за 10 класс (Г.Я Мякишев, Б.Б. Буховцев, 2000 год),
задача №
к главе «Глава IХ Магнитное поле».
Срочно, помогите.
задача: Отсоединенный от источника тока плоский воздушный конденсатор заряжен до разности потенциалов U. Если такой конденсатор заполнить диэлектриком с диэлектрической проницаемостью ε, то разность потенциалов между обкладками конденсатора станет равной.. .
ответ: U/(ε-1)
что-то я ничего не поняла, объясните мне пожалуйста. .
Лучший ответ
Задача. Дано: U(0); ε; Определить U (1) — ?Решение. После отсоединения от источника тока на конденсаторе остался заряд Q = CU; Отсюда первоначальное напряжение равно: U = Q/C; емкость конденсатора определяется его параметрами: C = ε ε0 S/d ; диэлектрическая проницаемость воздуха принята за 1. Поэтому, при ε = 1; C(0) = ε0*S/d; O = ε0*S/d * U; После заполнения диэлектриком емкость конденсатора изменилась и стала равной C(1) = ε ε0 S/d, а заряд остался неизменным. Напряжение изменится: U1 = Q/C(1); U(1) = ε0*S/d * U / (ε ε0 S/d); После сокращения. U(1) = U/ε Напряжение уменьшилось. На сколько изменилось напряжение? ΔU = U – U(1) = U – U/ε = U(ε – 1)/ε; По-видимому, у вас были тесты, в которых есть и другие ответы. Или вопрос был другой.
Источник: заинтересовался задачей
Остальные ответы
Физика. 10 класс
§ 23. Конденсаторы. Электроёмкость конденсатора. Электроёмкость плоского конденсатора
Электроёмкость плоского конденсатора. Если обкладками конденсатора являются две одинаковые параллельные друг другу пластины, то конденсатор называют плоским. Электростатическое поле заряженного плоского конденсатора в основном сосредоточено между его обкладками и является практически однородным. Вблизи краёв пластин однородность поля нарушается, однако этим часто пренебрегают, когда расстояние между пластинами значительно меньше их размеров ( рис. 121 ).
Чтобы установить, от чего зависит электроёмкость плоского конденсатора, проведём несколько опытов. В качестве обкладок конденсатора используем две металлические пластины, расположенные в воздухе на некотором расстоянии параллельно друг другу. Соединим стержень электрометра с одной из пластин, а его корпус с другой ( рис. 122 ). Зарядим конденсатор, подключив его к источнику тока на некоторый промежуток времени. Когда между пластинами конденсатора возникнет напряжение (стрелка электрометра отклонится), отключим его от источника тока.
Если перемещать пластины относительно друг друга, уменьшая площадь их взаимного перекрытия при неизменном расстоянии между ними, то показания электрометра при этом увеличиваются, хотя сообщённый пластинам при зарядке конденсатора заряд не изменяется. Так как напряжение между пластинами увеличивается при уменьшении площади перекрытия пластин конденсатора, то его электроёмкость должна уменьшаться ().
Увеличивая расстояние между пластинами конденсатора, не меняя площади их перекрытия, будем наблюдать возрастание показаний электрометра, т. е. увеличение напряжения между пластинами конденсатора, что возможно при уменьшении его электроёмкости. Значит, чем больше расстояние между пластинами конденсатора, тем меньше его электроёмкость ().
Если между обкладками конденсатора поместить пластину из диэлектрика, например из стекла, то показания электрометра уменьшатся. Напряжение между обкладками в этом случае уменьшается, следовательно, электроёмкость конденсатора увеличивается ().
В СИ коэффициентом пропорциональности между электроёмкостью конденсатора и определяющими её величинами (S, d, ε) является электрическая постоянная .
Результаты экспериментов позволяют записать формулу для определения электроёмкости плоского конденсатора:
где S — площадь одной из обкладок конденсатора (площадь взаимного перекрытия обкладок конденсатора); d — расстояние между обкладками; ε — диэлектрическая проницаемость среды, находящейся между его обкладками.
Условное изображение конденсатора постоянной электроёмкости на электрических схемах представлено на рисунке 123.
От теории к практике
1. Один из двух уединённых проводящих шаров сплошной, а второй — имеет внутри полость. Если диаметры шаров одинаковые, то какой из них имеет большую электроёмкость?
2. Расстояние между обкладками плоского воздушного конденсатора уменьшили в два раза. Если при этом заряд конденсатора остался прежним, то изменились ли напряжение между его обкладками и напряжённость поля? Если изменились, то как?
Интересно знать
Зависимость электроёмкости конденсатора от расстояния между его обкладками используют в схемах кодирования клавиатуры персонального компьютера. Под каждой клавишей находится конденсатор, электроёмкость которого изменяется при нажатии на клавишу. Микросхема, подключённая к каждой клавише, при изменении электроёмкости выдаёт кодированный сигнал, соответствующий данной букве ( рис. 124 ).
1. Что представляет собой конденсатор? Каково его назначение?
2. Какой процесс называют зарядкой конденсатора? Разрядкой конденсатора?
3. Что понимают под зарядом конденсатора?
4. Какую физическую величину называют электроёмкостью конденсатора? В каких единицах её измеряют?
5. От чего зависит электроёмкость плоского конденсатора?
6. Плоский воздушный конденсатор присоединён к источнику постоянного тока. Изменятся ли заряд конденсатора и напряжение на нём, если пространство между обкладками конденсатора заполнить диэлектриком?
29. Плоский конденсатор зарядили, отключили от источника и уменьшили расстояние между пластинами в два раза. Заряд на обкладках при этом:
30. Расстояние между обкладками плоского конденсатора увеличили в два раза, не отключая источник. При этом заряд на обкладках:
3) уменьшился в два раза.
31. Расстояние между обкладками плоского конденсатора уменьшили в два раза, не отключая источник. При этом напряженность электрического поля между обкладками:
2) увеличилась в два раза.
32. Как изменится емкость плоского конденсатора, если между обкладками параллельно им в середине конденсатора поместить металлическую пластину толщиной (d – расстояние между обкладками)?
1) уменьшится в два раза;
33. Как изменится емкость плоского конденсатора, если между обкладками параллельно им вплотную к одной из обкладок поместить металлическую пластину толщиной (d – расстояние между обкладками)?
2) увеличится в два раза;
34. Как изменится емкость проводящего уединенного шара, если его соединить тонким проводником с таким же шаром, расположенным далеко от того?
2) увеличится в два раза;
35. Чему равна емкость батареи конденсаторов, изображенной на рисунке?
36. Заряженная батарея конденсаторов состоит из двух последовательно включенных конденсаторов С1 и С2 (С1>С2). Каково соотношение между энергиями этих конденсаторов?
37. Заряженная батарея конденсаторов состоит из двух параллельно включенных конденсаторов С1 и С2 (С1>С2). Каково соотношение между энергиями этих конденсаторов?
3 8. Емкость батареи конденсаторов равна:
3 9. Емкость батареи конденсаторов равна:
40. Где локализована энергия заряженного плоского конденсатора?
2) в диэлектрике между пластинами;
41. Где локализована энергия заряженного металлического шара?
3) в окружающем шар пространстве;
42. Где локализована энергия шара, равномерно заряженного по объему?
4) во всем пространстве, включая объем шара.
43. Энергия плоского заряженного конденсатора равна (укажите неправильный ответ):
44. Как изменится энергия заряженного конденсатора, если пространство между пластинами заполнить диэлектриком с относительной диэлектрической проницаемостью , не отключая источник?
1) увеличится в раз;
45. Как изменится энергия заряженного конденсатора, если пространство между пластинами заполнить диэлектриком с относительной диэлектрической проницаемостью (источник отключен)?
2) уменьшится в раз;
4 6. Плоский заряженный конденсатор заполнен двуслойным диэлектриком. Объемная плотность энергии в диэлектрике равна:
4 7. Плоский заряженный конденсатор заполнен двуслойным диэлектриком. Объемная плотность энергии в диэлектрике равна:
48. Заряженный конденсатор с диэлектрическим заполнением отключен от источника. Из конденсатора вынули диэлектрик. Как изменится объемная плотность электрической энергии между обкладками конденсатора ( — диэлектрическая проницаемость диэлектрика)?
2) уменьшится в раз;
49. Из конденсатора с диэлектрическим заполнением, подключенного к источнику тока, вынули диэлектрик. Как изменится объемная плотность электрической энергии между обкладками конденсатора ( — диэлектрическая проницаемость диэлектрика)?
2) уменьшится в раз;
50. Заряд q равномерно распределен по поверхности шара радиуса R. Вычислите энергию, заключенную в окружающий шар пространство: