Задания по физике для самостоятельной работы студентов. Раздел: "Электростатика. Постоянный ток". Дарибазарон Э.Ч - 9 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВСГУТУ | Улан-Удэ

Составители: 

Рубрика: 

где n=V
2
/V
1
.
Отсюда искомая разность потенциалов
)1n(
e2
mV
U
2
2
1
−=
.
Подставим числовые значения физических величин и вы-
числим:
U =
)12(
106,12
)10(101,9
2
19
2631
−
⋅⋅
⋅⋅
−
−
В = 8,53 В.
Пример 6. Конденсатор емкостью С
1
=3 мкФ был за-
ряжен до разности потенциалов U
1
=40 В. После отключения
от источника тока конденсатор был соединен параллельно с
другим незаряженным конденсатором емкостью С
2
=5 мкФ.
Какая энергия W’ расходуется на образование искры в мо-
мент присоединения второго конденсатора?
Решение. Энергия W’ израсходованная на образова-
ние искры
W’ = W
1
- W
2
, (1)
где W
1
- энергия, которой обладал первый конденсатор до
присоединения к нему второго конденсатора;
W
2
- энергия, которая имеет батарея, составленная из
первого и второго конденсаторов.
Энергия заряженного конденсатора определяется по
формуле
2
CU
W
2
=
, (2)
где С - емкость конденсатора или батареи конденсаторов;
U - разность потенциалов на обкладках конденсаторов.
Выразив в формуле (1) энергии W
1
и W
2
по формуле
(2) и принимая во внимание, что общая емкость параллель-
но соединенных конденсаторов равна сумме емкостей от-
дельных конденсаторов, получим
2
U)CC(
2
UC
'W
2
221
2
11
+
−= , (3)
где U
2
- разность потенциалов на зажимах батареи конден-
саторов.
Учитывая, что разряд после присоединения второго
конденсатора остался прежним, выразим разность потен-
циалов U
2
следующим образом:
21
11
21
2
CC
UC
CC
Q
U
+
=
+
=
. (4)
Подставляя выражение (4) в формулу (3), получим
W’ =
2
21
2
1
2
121
2
11
)CC(2
UC)CC(
2
UC
+
+
−
.
После простых преобразований найдем
2
1
21
21
U
CC
CC
2
1
'W
+
⋅= .
В полученное выражение подставим числовые зна-
чения и вычислим W’:
1600
105103
105103
2
1
'W
66
66
⋅
⋅+⋅
⋅⋅⋅
⋅=
−−
−−
Дж =1,5 мДж.
Пример 7. Сила тока в проводнике сопротивлением r
= 20 Ом нарастает в течение времени Δt=2 с по линейному
закону от J
0
=0 до J=6 А (рис.4) . Определить теплоту Q
1
,
выделившуюся в этом проводнике за первую секунду, и Q
2
-
за вторую, а также найти отношение Q
2
/Q
1
. 
где n=V2/V1.                                                                                       C1U12 (C1 + C 2 ) U 22
        Отсюда искомая разность потенциалов                                                W' =            −                 , (3)
                                                                                                      2              2
                               mV12 2                             где U2 - разность потенциалов на зажимах батареи конден-
                         U=             (n − 1) .
                                 2e                               саторов.
Подставим числовые значения физических величин и вы-                     Учитывая, что разряд после присоединения второго
числим:                                                           конденсатора остался прежним, выразим разность потен-
               9,1 ⋅ 10 −31 ⋅ (10 6 ) 2 2                         циалов U2 следующим образом:
           U=                           (2 − 1) В = 8,53 В.                                             Q           C1 U 1
                  2 ⋅ 1,6 ⋅ 10 −19                                                           U2 =              =           .   (4)
        Пример 6. Конденсатор емкостью С1=3 мкФ был за-                                             C1 + C 2 C1 + C 2
ряжен до разности потенциалов U1=40 В. После отключения                  Подставляя выражение (4) в формулу (3), получим
от источника тока конденсатор был соединен параллельно с                                C U 2 (C + C 2 )C12 U 12
другим незаряженным конденсатором емкостью С2=5 мкФ.                             W’ = 1 1 − 1                           .
                                                                                            2         2( C 1 + C 2 ) 2
Какая энергия W’ расходуется на образование искры в мо-
мент присоединения второго конденсатора?                                 После простых преобразований найдем
                                                                                               1 CC
        Решение. Энергия W’ израсходованная на образова-                                W ' = ⋅ 1 2 U12 .
ние искры                                                                                      2 C1 + C 2
                            W’ = W1 - W2,                   (1)          В полученное выражение подставим числовые зна-
где W1 - энергия, которой обладал первый конденсатор до           чения и вычислим W’:
присоединения к нему второго конденсатора;                                      1 3 ⋅ 10−6 ⋅ 5 ⋅ 10−6
   W2 - энергия, которая имеет батарея, составленная из                    W' = ⋅                       ⋅ 1600 Дж =1,5 мДж.
                                                                                2 3 ⋅ 10− 6 + 5 ⋅ 10− 6
первого и второго конденсаторов.
                                                                         Пример 7. Сила тока в проводнике сопротивлением r
        Энергия заряженного конденсатора определяется по
                                                                  = 20 Ом нарастает в течение времени Δt=2 с по линейному
формуле
                                                                  закону от J0=0 до J=6 А (рис.4) . Определить теплоту Q1,
                                   CU 2                           выделившуюся в этом проводнике за первую секунду, и Q2 -
                            W=            ,                 (2)
                                       2                          за вторую, а также найти отношение Q2/Q1.
где С - емкость конденсатора или батареи конденсаторов;
    U - разность потенциалов на обкладках конденсаторов.
        Выразив в формуле (1) энергии W1 и W2 по формуле
(2) и принимая во внимание, что общая емкость параллель-
но соединенных конденсаторов равна сумме емкостей от-
дельных конденсаторов, получим

Страницы