№ 9 вычислим заряд первого конденсатора до соединения со вторым q₁ = C₁ * U₁ = 5*10⁻⁶ Ф * 700 В = 35*10⁻⁴ Кл вычислим заряд этого конденсатора после его соединения со вторым q₁' = C₁ * U = 5*10⁻⁶ Ф * 300 В = 15*10⁻⁴ Кл часть заряда с первого конденсатора перешла на второй Δq = q₁ - q₁' = 35*10⁻⁴ Кл - 15*10⁻⁴ Кл = 20*10⁻⁴ Кл C₂ = q₂ / U₂ = (q₂ + Δq) / U q₂ * U = q₂ * U₂ + Δq * U₂ q₂ * (U - U₂) = Δq * U₂ q₂ = Δq * U₂ / (U - U₂) = 20*10⁻⁴ Кл * 200 В / 100 В = 40*10⁻⁴ Кл C₂ = 40*10⁻⁴ Кл / 200 В = 20*10⁻⁶ Ф = 20 мкФ
1Для начала рассмотрите мензурку, какие единицы объема на ней указаны. Чаще всего это миллилитры или кубические сантиметры, но могут быть и другие величины, к примеру литры. Определите цену деления прибора по алгоритму. Выберите два близлежащих подписанных численными значениями штриха, отнимите из большего числа меньшее и разделите его на количество делений, расположенных между этими числами. Пример 1. Произвольно выбраны два соседних подписанных штриха: 20 и 10. Разность этих чисел равна: 20 мл - 10 мл = 10 мл. Делений между этими штрихами 10. Значит, цена деления мензурки равна 1 мл, так как 10 мл/10 = 1 мл. 2Налейте в мензурку столько воды, чтобы в нее полностью поместилось данное твердое тело. Обязательное условие - тело должно тонуть в воде или плавать внутри нее, иначе будет определен объем только той части тела, которая скрылась под водой. Зная цену деления, измерьте, сколько воды налито в мензурке (V1). Пример 2. Пусть надо измерить объем гвоздя. В мензурке 20 миллилитров воды. V1=20 миллилитров. 3Привяжите нить к телу и осторожно опустите его в воду, не кидая, чтобы не разбить дно сосуда. Замерьте, сколько воды стало в мензурке (V2). Найдите разницу объемов конечного и первоначального: V2 - V1. Полученное число и есть объем данного твердого тела. Измерять объем следует в тех же единицах, что и объем воды, то есть в единицах, указанных на измерительном цилиндре. Пример 2. После того, как тело опущено в воду, объем вырос до 27 миллилитров. V2 = 27 миллилитров. Объем тела равен: 27 миллилитров - 20 миллилитров = 7 миллилитров.
вычислим заряд первого конденсатора до соединения со вторым
q₁ = C₁ * U₁ = 5*10⁻⁶ Ф * 700 В = 35*10⁻⁴ Кл
вычислим заряд этого конденсатора после его соединения со вторым
q₁' = C₁ * U = 5*10⁻⁶ Ф * 300 В = 15*10⁻⁴ Кл
часть заряда с первого конденсатора перешла на второй
Δq = q₁ - q₁' = 35*10⁻⁴ Кл - 15*10⁻⁴ Кл = 20*10⁻⁴ Кл
C₂ = q₂ / U₂ = (q₂ + Δq) / U
q₂ * U = q₂ * U₂ + Δq * U₂
q₂ * (U - U₂) = Δq * U₂
q₂ = Δq * U₂ / (U - U₂) = 20*10⁻⁴ Кл * 200 В / 100 В = 40*10⁻⁴ Кл
C₂ = 40*10⁻⁴ Кл / 200 В = 20*10⁻⁶ Ф = 20 мкФ
№ 10
вычислим емкость батареи в первом случае (последовательное соединение) C' = C₁ * C₂ / (C₁ + C₂) = 2 мкФ * 3 мкФ / (2 мкФ + 3 мкФ) = 6/5 мкФ
вычислим энергию батареи W₁ = C' * U₁² / 2 = 6/5 * 10⁻⁶ Ф * (1000 В)² / 2 = 0,60 Дж
вычислим заряд системы q = C' * U = 6/5 * 10⁻⁶ Ф * 1000 В = 6/5 * 10⁻³ Кл
вычислим емкость батареи во втором случае (параллельное соединение) C'' = C₁ + C₂ = 2 мкФ + 3 мкФ = 5 мкФ
при параллельном соединении напряжения на конденсаторах одинаковое
U₁' = U₂' = q₁ / C₁ = q₂ / C₂
q = q₁ + q₂ => q₁ = q - q₂
(q - q₂) / C₁ = q₂ / C₂
C₂*q - C₂*q₂ = C₁*q₂
q₂*(C₁ + C₂) = C₂*q
q₂ = C₂*q / (C₁ + C₂) = 3 мкФ * 6/5 * 10⁻³ Кл / (2 мкФ + 3 мкФ) = 18/25 * 10⁻³ Кл
U₁' = U₂' = q₂ / C₂ = 18/25 * 10⁻³ Кл / 3*10⁻⁶ Ф = 240 В = U₂
вычислим энергию системы во втором случае
W₂ = C'' * U₂² / 2 = 5*10⁻⁶ Ф * (240 В)² / 2 = 0,144 Дж
ΔW = W₂ - W₁ = 0,144 Дж - 0,60 Дж = - 0,458 Дж (энергия системы уменьшилась)
№ 11
E = U / d
C = ε*ε₀*s/d = q/U => U = q*d / (ε*ε₀*s)
E = q*d / (ε*ε₀*s*d) = q / (ε*ε₀*s)
E = 85*10⁻⁹ Кл / (41 * 8,85*10⁻¹² Ф/м * 90*10⁻⁴ м²) ≈ 26*10³ В/м = 26 кВ/м
1Для начала рассмотрите мензурку, какие единицы объема на ней указаны. Чаще всего это миллилитры или кубические сантиметры, но могут быть и другие величины, к примеру литры. Определите цену деления прибора по алгоритму. Выберите два близлежащих подписанных численными значениями штриха, отнимите из большего числа меньшее и разделите его на количество делений, расположенных между этими числами. Пример 1. Произвольно выбраны два соседних подписанных штриха: 20 и 10. Разность этих чисел равна: 20 мл - 10 мл = 10 мл. Делений между этими штрихами 10. Значит, цена деления мензурки равна 1 мл, так как 10 мл/10 = 1 мл. 2Налейте в мензурку столько воды, чтобы в нее полностью поместилось данное твердое тело. Обязательное условие - тело должно тонуть в воде или плавать внутри нее, иначе будет определен объем только той части тела, которая скрылась под водой. Зная цену деления, измерьте, сколько воды налито в мензурке (V1). Пример 2. Пусть надо измерить объем гвоздя. В мензурке 20 миллилитров воды. V1=20 миллилитров. 3Привяжите нить к телу и осторожно опустите его в воду, не кидая, чтобы не разбить дно сосуда. Замерьте, сколько воды стало в мензурке (V2). Найдите разницу объемов конечного и первоначального: V2 - V1. Полученное число и есть объем данного твердого тела. Измерять объем следует в тех же единицах, что и объем воды, то есть в единицах, указанных на измерительном цилиндре. Пример 2. После того, как тело опущено в воду, объем вырос до 27 миллилитров. V2 = 27 миллилитров. Объем тела равен: 27 миллилитров - 20 миллилитров = 7 миллилитров.