Пластины плоского конденсатора подключенного к батарее сделаны из металлических

Обновлено: 08.05.2024

Загрузка решений доступна для зарегистрировавшихся пользователей

Четыре металлических пластины площади S = 0,01 м 2 каждая расположены на одинаковом расстоянии h = 1 мм друг от друга. На пластинах находятся заряды +q = 0,1 мкКл, −2q, +2q, −q. Сколько тепла выделится, если соединить две средние пластины проводником? Ответ приведите с точностью до трех значащих цифр.

На орбитальной станции космонавт проводит эксперимент. На расстоянии d = 1 см параллельно друг другу он расположил две проводящие пластины площадью S = 100 см 2 и зарядил их одинаковыми по модулю, но разными по знаку зарядами q = 50 нКл. Получился плоский заряженный конденсатор. Одна пластина имела массу m₁ = 100 г, а вторая m₂ = 2m₁ = 200 г. В некоторый момент космонавт отпустил обе пластины, и они стали притягиваться.

1) Через какое время после этого эти пластины, оттолкнувшись при абсолютно упругом ударе, окажутся в исходных положениях?

2) С какими скоростями будут двигаться пластины после удара? Электрическая постоянная равна Краевыми эффектами пренебречь.

На орбитальной станции космонавт проводит эксперимент. На расстоянии d = 1 см параллельно друг другу он расположил две проводящие пластины с одинаковой площадью S = 1000 см 2 и массами m₁ = 100 г и m₂ = 300 г. На первую пластинку экспериментатор поместил отрицательный заряд q₁ = −50 нКл, а на вторую положительный заряд В некоторый момент он отпустил обе пластины, и они стали притягиваться. 1) Через какое время после этого пластины, оттолкнувшись при абсолютно упругом ударе, окажутся в исходных положениях? 2) Какие скорости будут иметь пластины в этот момент времени? Электрическая постоянная равна Краевыми эффектами пренебречь.

Замечание: напряженность электрического поля бесконечной пластины находится по формуле где — поверхностная плотность заряда.

К двум горизонтальным металлическим пластинам подключили идеальный источник с ЭДС, равной Е = 50 В. Емкость получившегося воздушного конденсатора оказалась равной С = 1 мФ. На его входе поместили диэлектрическую пластину массы m = 100 г, которая может заполнить все пространство между пластинами конденсатора, свободно перемещаясь внутри него. На выходе из конденсатора повесили маленький шарик такой же массы m = 100 г на нити длиной L = 1 м. После центрального абсолютно упругого удара пластины о шарик, он начал движение. Натяжение нити уменьшилось в 4 раза за время движения шарика до остановки. Чему равна диэлектрическая проницаемость пластины? Трением и сопротивлением воздуха пренебречь. Принять ускорение свободного падения за g = 10 м/с 2 .

Две горизонтальные металлические пластины зарядили одинаковым по модулю и разным по знаку зарядом q. Ёмкость получившегося воздушного конденсатора оказалась равной С = 20 мФ. На его входе поместили диэлектрическую пластину, которая может заполнить все пространство между пластинами. Масса пластины m = 50 г, а диэлектрическая проницаемость На выходе конденсатора повесили маленький шарик такой же массы m = 50 г на нити длиной L = 1 м. Когда пластину отпустили, она была втянута электрическим полем конденсатора, приобрела максимальную скорость и в этот момент столкнулась с шариком. После центрального абсолютно упругого удара шарик начал движение, а натяжение нити уменьшилось в 2 раза при движении шарика до остановки. Чему равен заряд на пластинах? Трением и сопротивлением воздуха пренебречь. Принять ускорение свободного падения за g = 10 м/с 2 .

Между обкладками плоского конденсатора, находящимися в вакууме, перпендикулярно к ним расположена гладкая стеклянная трубочка, внутри которой может свободно передвигаться полый металлический шарик массой и радиусом В начальный момент времени шарик контактирует с одной из обкладок. Конденсатор подключают к источнику постоянного напряжения Определите среднюю силу тока, который возникнет в такой цепи, если расстояние между обкладками равно Удары шарика об обкладки можно считать мгновенными и абсолютно неупругими, поляризацией стекла можно пренебречь.

Два одинаковых плоских воздушных конденсатора соединены в одном случае параллельно, в другом — последовательно. Затем в каждом из этих случаев пластины одного конденсатора сдвинуты, а другого — раздвинуты на одно и то же расстояние α. Как в каждом из этих случаев изменится общая емкость конденсаторов?

Саша один раз раздвинул пластины плоского конденсатора, которые все время были подключены к источнику напряжения, а в другой раз они были отключены после первоначальной зарядки. В каком из этих двух случаев Саша совершил большую работу на раздвижение пластин? Ответ пояснить.

Батарея конденсаторов, состоящая из четырёх одинаковых металлических пластин, расположенных в воздухе на равных расстояниях d друг от друга, подключена к источнику постоянного тока с ЭДС, равной E, как показано на рисунке. Площадь каждой из пластин равна S. Пластина 1 соединена проводником с пластиной 3. Определите величину заряда, который пройдёт через источник тока, если пространство между пластинами 2 и 3 заполнить диэлектриком с диэлектрической проницаемостью Расстояние d между пластинами мало по сравнению с их размерами.

Плоский конденсатор, пластины которого имеют площадь S и расположены на расстоянии d, заполнен твёрдым диэлектриком с диэлектрической проницаемостью Правую пластину конденсатора отодвигают на расстояние так, что образуется воздушный зазор. Найдите работу, которая при этом была совершена внешними силами. Внутренним сопротивлением батареи пренебречь.

Из конденсатора извлекают диэлектрическую пластину, полностью заполнявшую пространство между его обкладками. Определите диэлектрическую проницаемость диэлектрика, если емкость конденсатора изменилась на величину а конечная емкость стала C.

Проводящая пластина заряжается при многократном соприкосновении с заряженным металлическим шаром. Шар после каждого соприкосновения дозаряжается до первоначального значения Q. До какой максимальной величины зарядится пластина, если после первого соприкосновения она приобретает заряд q.

Два плоских конденсатора с емкостями и с изолирующим слоем из диэлектрика толщиной соединенные последовательно, пробиваются при напряжении Определите напряженность поля, при котором происходит пробой диэлектрика.

Список вопросов базы знаний

Обкладки плоского воздушного конденсатора подсоединили к полюсам источника тока, а затем отсоединили от него. Что произойдет с зарядом на обкладках конденсатора, электроемкостью конденсатора и разностью потенциалов между его обкладками, если между обкладками вставить пластину из органического стекла? Краевыми эффектами пренебречь, считая обкладки бесконечно длинными. Диэлектрическая проницаемость воздуха равна 1, диэлектрическая проницаемость органического стекла равна 5.

Тема/шкала: B17-Электродинамика и оптика. Изменение физических величин в процессах-Электричество и магнетизм

Северный полюс магнита вводят в алюминиевое кольцо. Как изменяется поток магнитной индукции внешнего магнитного поля, пронизывающее кольцо, при введении магнита в кольцо и выведении магнита из кольца? Как изменяется величина индукционного тока в кольце при увеличении скорости введения магнита?

К каждому элементу первого столбца подберите соответствующий элемент из второго

Между пластинами заряженного плоского конденсатора поместили диэлектрик с диэлектрической проницаемостью так, что он полностью заполнил объем между пластинами. Как изменились емкость конденсатора, заряд на пластинах и напряжение между ними, если конденсатор отключен от источника?

К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго столбца

Установите взаимосвязь между физическим явлением и законом, его описывающим

В колебательном контуре, состоящем из конденсатора и катушки индуктивности, происходят свободные электромагнитные колебания. В момент, когда конденсатор разряжен, параллельно к нему подключают второй такой же конденсатор. Как после этого изменятся следующие физические величины: запасенная в контуре энергия, частота свободных электромагнитных колебаний, амплитуда напряжения между пластинами первого конденсатора?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения.

В колебательном контуре, состоящем из двух параллельно соединенных конденсаторов и подключенной к ним катушки индуктивности, происходят свободные электромагнитные колебания. В момент, когда конденсаторы разряжены, один из них отсоединяют. Как после этого изменятся следующие физические величины: запасенная в контуре энергия, частота свободных электромагнитных колебаний, амплитуда напряжения между пластинами второго конденсатора?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения.

Реостат с максимальным сопротивлением подсоединён к клеммам батарейки с внутренним сопротивлением Перемещая движок реостата, его сопротивление увеличивают от некоторого начального значения до . Как после этого изменятся следующие физические величины: сила тока в электрической цепи, выделяющаяся в реостате мощность, КПД электрической цепи?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Пластины плоского конденсатора, подключённого к батарее, сделаны из металлических листов в виде квадрата со стороной а. Квадратные пластины заменили на круглые диаметром а. При этом расстояние между пластинами увеличили, а батарею оставили прежней. Как в результате изменятся следующие физические величины: электрическая ёмкость конденсатора, модуль напряжённости электрического поля между пластинами конденсатора, заряд конденсатора?

Идеальный колебательный контур состоит из конденсатора ёмкостью 0,2 , заряженного до напряжения 10 , катушки индуктивностью 2 и разомкнутого ключа. После замыкания ключа, которое произошло в момент времени , в контуре возникли собственные электромагнитные колебания. Установите соответствие между зависимостями, полученными при исследовании этих колебаний (см. левый столбец), и формулами, выражающими эти зависимости (см. правый столбец; коэффициенты в формулах выражены в соответствующих единицах СИ без кратных и дольных множителей).

Пластины плоского конденсатора, подключённого к батарее, сделаны из металлических листов в виде круга диаметром а. Круглые пластины заменили на квадратные со стороной а. При этом расстояние между пластинами уменьшили, а батарею оставили прежней. Как в результате изменятся следующие физические величины: электрическая ёмкость конденсатора, модуль напряжённости электрического поля между пластинами конденсатора, заряд конденсатора?

При настройке колебательного контура радиопередатчика его ёмкость увеличили. Как при этом изменятся следующие три величины: период колебаний тока в контуре, частота излучаемых волн, длина волны излучения?

При настройке колебательного контура радиопередатчика его индуктивность уменьшили. Как при этом изменятся следующие три величины: период колебаний тока в контуре, частота излучаемых волн, длина волны излучения? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Монохроматический свет, распространявшийся в воздухе, попадает из него в воду. Как изменятся следующие физические величины при переходе света из воздуха в воду: длина волны света, частота света, скорость распространения света?

Монохроматический свет, распространявшийся в воде, выходит из неё в воздух. Как изменятся следующие физические величины при переходе света из воды в воздух: длина волны света, частота света, скорость распространения света?

По длинному тонкому соленоиду течёт ток I . Как изменятся следующие физические величины, если увеличить радиус соленоида, оставляя без изменений число его витков и длину: модуль вектора индукции магнитного поля на оси соленоида, поток вектора магнитной индукции через торец соленоида, индуктивность соленоида.

По длинному тонкому соленоиду течёт ток I . Как изменятся следующие физические величины, если уменьшить радиус соленоида, оставляя без изменений число его витков и длину: модуль вектора индукции магнитного поля на оси соленоида, поток вектора магнитной индукции через торец соленоида, индуктивность соленоида.

Плоский воздушный конденсатор ёмкостью 5,9 пФ имеет две металлические пластины. Пластины несут заряды 0,25 нКл и –0,25 нКл, между ними существует электрическое поле напряженностью 2,8 кВ/м.

Установите соответствие между физическими величинами и их значениями в единицах СИ. К каждой позиции из первого столбца подберите соответствующую позицию из второго

Неразветвлённая электрическая цепь состоит из источника постоянного тока и внешнего сопротивления. Как изменятся при увеличении внутреннего сопротивления источника тока следующие величины: сила тока во внешней цепи, напряжение на внешнем сопротивлении, общее сопротивление цепи?

Неразветвлённая электрическая цепь состоит из источника постоянного тока и внешнего сопротивления. Как изменятся при уменьшении внутреннего сопротивления источника тока следующие величины: сила тока во внешней цепи, напряжение на внешнем сопротивлении, общее сопротивление цепи?

Частица массой m , несущая заряд q влетает в однородное магнитное поле с индукцией со скоростью и движется по окружности радиусом R Что произойдёт с радиусом орбиты и периодом обращения частицы при уменьшении скорости её движения?

Два одинаковых маленьких шарика с электрическими зарядами q 1 = 3 мкКл и q 2 = −1 мкКл удерживаются на расстоянии a = 4 м друг от друга. Шарики соединяют на короткое время длинным тонким проводником. Как в результате этого изменятся следующие физические величины: электрический заряд первого шарика; модуль напряжённости электростатического поля, создаваемого обоими шариками в точке B .

Два одинаковых маленьких шарика с электрическими зарядами q 1 = 3 мкКл и q 2 = −1 мкКл удерживаются на расстоянии a = 4 м друг от друга. Шарики соединяют на короткое время длинным тонким проводником. Как в результате этого изменятся следующие физические величины: модуль электрического заряда второго шарика; модуль силы кулоновского взаимодействия шариков.

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Плоский воздушный конденсатор подключён к аккумулятору. Не отключая конденсатор от аккумулятора, уменьшили расстояние между пластинами конденсатора. Как изменятся при этом ёмкость конденсатора и величина заряда на его обкладках?

Отрицательно заряженная частица влетает в однородное электрическое поле между пластинами плоского конденсатора (см. рисунок). Начальная скорость частицы параллельна пластинами, при вылете из конденсатора скорость частицы направлена под углом α к первоначальному направлению движения. Как изменятся модуль ускорения частицы и время пролёта частицей конденсатора при увеличении напряжённости электрического поля в конденсаторе? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Пучок света переходит из стекла в воздух. Частота световой волны равна , скорость света в стекле равна , показатель преломления стекла относительно воздуха равен n . Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым их можно рассчитать.

К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго

Пучок света переходит из воды в воздух. Частота световой волны равна , скорость света в воздухе равна с , показатель преломления воды относительно воздуха равен n .

Установите соответствие между физическими явлениями и их природой. К каждой позиции первого столбца подберите нужную позицию второго

Первый источник света расположен на расстоянии от точки A , а второй — на расстоянии от точки A . Источники когерентны и синфазные и испускают свет с частотой .

Установите соответствие между физическими явлениями и условиями, при соблюдении которых эти явления можно наблюдать. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго

Пластины плоского конденсатора подключенного к батарее сделаны из металлических

Задания Д15 № 6050

Электрический ток может протекать как в металлических проводниках, так и в электролитах. При включении внешнего магнитного поля сила Лоренца

1) действует на свободные носители электрического заряда только в металлических проводниках

2) действует на свободные носители электрического заряда только в электролитах

3) действует на свободные носители электрического заряда и в металлических проводниках, и в электролитах

4) не действует на свободные носители электрического заряда ни в металлических проводниках, ни в электролитах

Сила Лоренца действует на любые движущиеся заряды. Поэтому, при включении внешнего магнитного поля сила Лоренца действует на свободные носители электрического заряда и в металлических проводниках, и в электролитах.

Правильный ответ указан под номером 3.

Тип 24 № 6067

Если потереть шерстью эбонитовую палочку, то она электризуется, приобретая отрицательный заряд, и стрелка электрометра при поднесении палки к его шару отклоняется, а при удалении палки — возвращается к неотклонённому состоянию. Если же в момент поднесения наэлектризованной палки к электрометру коснуться рукой его металлического корпуса и сразу же убрать руку, то после удаления палки отклонение стрелки сохраняется, хотя и меньшее по величине.

Объясните, основываясь на известных физических законах и закономерностях, почему это происходит.

Электрометр (см. рис.) представляет собой металлический цилиндрический корпус, передняя и задняя стенки которого стеклянные. Корпус закреплён на изолирующей подставке. Через изолирующую втулку внутрь корпуса сверху входит металлическая трубка, заканчивающаяся внизу стержнем с установленной на нём легкоподвижной стрелкой, отклонение которой определяется величиной заряда. Стрелка может вращаться вокруг горизонтальной оси. Внутри корпуса установлена шкала электрометра, по которой определяется отклонение стрелки. Снаружи корпуса, наверху трубки прикрепляется металлический шар или тарелка, к которой подносят заряженные тела.

1) При поднесении наэлектризованной отрицательным зарядом эбонитовой палки к шару электрометра, в силу явления электростатической индукции и закона сохранения заряда в изолированной системе тел, шар и стрелка электрометра заряжаются разноимёнными и равными по величине зарядами (шар — «+», стрелка — «–»). При этом часть металлического корпуса электрометра вблизи шкалы заряжается положительным зарядом в силу того же явления электростатической индукции, а остальная часть — равным ему по величине в силу закона сохранения заряда в изолированной системе тел отрицательным зарядом.

2) Стрелка электрометра отклоняется, так как одноимённые заряды на стрелке и на стержне отталкиваются, а разноимённые заряды на стрелке и на корпусе электрометра притягиваются, согласно закону взаимодействия зарядов.

3) При удалении наэлектризованной палки от электрометра одинаковые индуцированные заряды разных знаков на его шаре и на стрелке, а также меньшие по величине заряды на корпусе электрометра вблизи его шкалы и вдали от стрелки компенсируются, и отклонение стрелки прекращается.

4) Если коснуться корпуса электрометра рукой после поднесения к нему наэлектризованной палки и сразу убрать руку, то часть индуцированных на корпусе зарядов (отрицательных) стечёт на прикоснувшегося к нему

человека, и на корпусе электрометра останется нескомпенсированный положительный заряд.

5) В силу явления электростатической индукции после удаления палки этот положительный нескомпенсированный заряд на корпусе электрометра вызовет появление отрицательного заряда на стрелке электрометра, расположенной вблизи шкалы, и положительного — на шаре электрометра, что и приведёт к отклонению стрелки, хотя и меньшему, чем при поднесении заряженной эбонитовой палки к электрометру.

Задания Д15 № 6085

Электрический ток может протекать как в металлических проводниках, так и в ионизованных газах. При включении внешнего магнитного поля сила Лоренца

2) действует на свободные носители электрического заряда только в ионизованных газах

3) действует на свободные носители электрического заряда и в металлических проводниках, и в ионизованных газах

4) не действует на свободные носители электрического заряда ни в металлических проводниках, ни в ионизованных газах

Аналоги к заданию № 6050: 6085 Все

Тип 24 № 6102

Если потереть стеклянную палочку шёлком, то она электризуется, приобретая положительный заряд, и стрелка электрометра при поднесении палки к его шару отклоняется, а при удалении палки — возвращается к неотклонённому состоянию. Если же в момент поднесения наэлектризованной палки к электрометру коснуться рукой его металлического корпуса и сразу же убрать руку, то после удаления палки отклонение стрелки сохраняется, хотя и меньшее по величине. Объясните, основываясь на известных физических законах и закономерностях, почему это происходит.

1) При поднесении наэлектризованной положительным зарядом стеклянной палки к шару электрометра в силу явления электростатической индукции и закона сохранения заряда в изолированной системе тел шар и стрелка электрометра заряжаются разноимёнными и равными по величине зарядами (шар — «–», стрелка — «+»). При этом часть металлического корпуса электрометра вблизи шкалы заряжается отрицательным зарядом в силу того же явления электростатической индукции, а остальная часть — равным ему по величине в силу закона сохранения заряда в изолированной системе тел положительным зарядом.

2) Стрелка электрометра отклоняется, так как одноимённые заряды на стрелке и на стержне отталкиваются, согласно закону взаимодействия зарядов.

4) Если коснуться корпуса электрометра рукой после поднесения к нему наэлектризованной палки и сразу убрать руку, то часть индуцированных на корпусе зарядов (положительных) стечёт на прикоснувшегося к нему человека, и на корпусе электрометра останется нескомпенсированный отрицательный заряд.

5) В силу явления электростатической индукции после удаления палки этот отрицательный нескомпенсированный заряд на корпусе электрометра вызовет появление положительного заряда на стрелке электрометра, расположенной вблизи шкалы, и отрицательного — на шаре электрометра, что и приведёт к отклонению стрелки, хотя и меньшему, чем при поднесении заряженной стеклянной палки к электрометру.

Имеется заряженный плоский конденсатор отключенный от источника напряжения

Плоский заряженный воздушный конденсатор, отключённый от источника напряжения, заполняют диэлектриком. Какова диэлектрическая проницаемость диэлектрика, если напряжённость электрического поля в диэлектрике между пластинами заполненного конденсатора меньше напряжённости электрического поля незаполненного конденсатора в 1,25 раза?

Поскольку конденсатор отключен от источника заряд его пластин остается неизменным, а значит поле между пластинами попросту ослабевает в после вставки диэлектрика. Таким образом, диэлектрическая проницаемость равна 1,25.

Приведено полное решение, включающее следующие элементы:

I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом;

II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов);

III) представлены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями);

Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены преобразования, направленные на решение задачи, но имеется один или несколько из следующих недостатков.

Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют.

В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачёркнуты.

В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги.

Плоский заряженный воздушный конденсатор, отключённый от источника напряжения, заполняют диэлектриком с диэлектрической проницаемостью 4. Определите отношение напряжённости электрического поля между пластинами незаполненного конденсатора к напряжённости электрического поля в диэлектрике заполненного конденсатора.

Поскольку конденсатор отключен от источника, заряд его пластин остается неизменным, а значит, поле между пластинами ослабевает в раз после вставки диэлектрика. Таким образом, соотношение между напряженностями имеет вид:

Плоский конденсатор отключили от источника тока, а затем уменьшили расстояние между его пластинами. Как изменили при этом заряд на обкладках конденсатора, электроемкость конденсатора и напряжение на его обкладках? (Краевыми эффектами пренебречь, считая пластины конденсатора большими. Диэлектрическую проницаемость воздуха принять равной 1.)

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Заряд конденсатора

Электроёмкость

Напряжение на обкладках

Поскольку конденсатор отключен от источника, при изменении расстояния между пластинами заряд конденсатора никак не изменяется. Электроемкость плоского конденсатора обратно пропорциональна расстоянию между пластинами: Следовательно, уменьшение расстояния между обкладками конденсатора приводит к увеличению его электроемкости. Наконец, напряжение на обкладках связано с зарядом конденсатора и его емкостью соотношением Таким образом, напряжение уменьшается.

Б) Напряжение между пластинами

1) Уменьшится в раз

К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Поскольку конденсатор подключен к источнику, напряжение между пластинами конденсатора равно напряжению источника, а значит, постоянно (Б — 2). Ёмкость плоского конденсатора пропорциональна диэлектрической проницаемости диэлектрика внутри него: Следовательно, введение диэлектрика приводит к увеличению ёмкости конденсатора в раз (В — 3). Наконец, заряд на пластинах конденсатора связан с его ёмкостью и напряжением на нём соотношением: Таким образом, после введения диэлектрика заряд конденсатора увеличится в раз (А — 3).

Заряд не может измениться. Изменится напряжение.

Конденсатор подключён к источнику.

А где в задании сказано что он подключён к источнику тока? В задании указанно лишь то что конденсатор заряжен. По моему ошибка в задании, поправьте если не прав.

В условии написано: «Как изменились (. ), если конденсатор подключен к источнику?»

A) Электрическая ёмкость конденсатора

Б) Модуль напряжённости электрического поля между пластинами конденсатора

Ёмкость плоского конденсатора связана с площадью его пластин и расстоянием между ними следующим образом: При замене квадратных пластин на круглые, площадь пластин уменьшается, так как круг диаметра a вписывается в квадрат со стороной Таким образом, в результате замены пластин и увеличении расстояния между ними, ёмкость конденсатора уменьшается (А — 2).

Модуль напряжённости электрического поля между пластинами конденсатора связан с расстоянием между ними и напряжением на них соотношением: Поскольку источник остался прежний, увеличение расстояния между пластинами приводит к уменьшению модуля напряжённости (Б — 2).

Наконец, заряд конденсатора связан с напряжением на нём и ёмкостью через Как уже было установлено, емкость уменьшается, значит, уменьшается и заряд (В — 2).

Поскольку конденсатор отключен от источника, заряд на его пластинах меняться не может, ему просто некуда деться и не от куда взяться (А — 2). Емкость плоского конденсатора пропорциональна диэлектрической проницаемости диэлектрика внутри него: Следовательно, введение диэлектрика приводит к увеличению емкости конденсатора в раз (В — 3). Наконец, напряжение между пластинами конденсатора связано с его емкостью и зарядом конденсатора соотношением: Таким образом, после введения диэлектрика напряжением уменьшится в раз (Б — 1).

Плоский конденсатор с воздушным зазором между обкладками подключён к источнику постоянного напряжения. Как изменятся величина заряда конденсатора и разность потенциалов между его обкладками при увеличении зазора между ними?

Электроемкость плоского конденсатора обратно пропорциональна расстоянию между его пластинами: Таким образом, при увеличении расстояния между обкладками емкость конденсатора уменьшится.

Также Так как конденсатор подключен к источнику постоянного напряжения, разность потенциалов остается неизменной. А между емкостью конденсатора и величиной заряда прямая пропорциональность, значит, заряд конденсатора уменьшится.

Плоский конденсатор заполнен непроводящим веществом с диэлектрической проницаемостью, равной 3, и подключён к источнику постоянного напряжения. Это вещество удаляют из конденсатора и взамен помещают между пластинами другой изолирующий материал с диэлектрической проницаемостью, равной 5. Как меняются в результате замены диэлектрика электрическая ёмкость конденсатора и заряд на его пластинах? Для каждой величины определите соответствующий характер её изменения:

Электрическая ёмкость конденсатора

Заряд на пластинах конденсатора

Электроемкость плоского конденсатора прямо пропорциональна величине диэлектрической проницаемости диэлектрика, находящегося между обкладками

Следовательно, добавление пластины с большей диэлектрической проницаемостью приведет к увеличению его электроемкости. Наконец, заряд конденсатора связан с напряжением на обкладках и его емкостью соотношением Таким образом, при неизменном напряжении и увеличении емкости конденсатора, заряд на его обкладках увеличится.

Плоский конденсатор состоит из двух квадратных пластин. Пространство между пластинами заполнено однородным диэлектриком. Установите соответствие между зависимостями ёмкости C этого конденсатора от физических величин и графиками, изображающими эти зависимости. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

А) ёмкости С конденсатора от длины a стороны пластины

Б) ёмкости С конденсатора от диэлектрической проницаемости диэлектрика

К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Емкость плоского конденсатора с квадратными пластинами равна Значит, емкость пропорциональна квадрату стороны пластины. Графиком квадратичной зависимости является график 3.

У воздушного конденсатора диэлектрическая проницаемость равна 1. При увеличении диэлектрической проницаемости емкость конденсатора увеличивается прямо пропорционально. Учитывая выше сказанное, графиком зависимости емкости конденсатора от диэлектрической проницаемости является график 2.

Воспользовавшись оборудованием, представленным на рис. 1, учитель собрал модель плоского конденсатора (рис. 2), зарядил нижнюю пластину положительным зарядом, а корпус электрометра заземлил. Соединённая с корпусом электрометра верхняя пластина конденсатора приобрела отрицательный заряд, равный по модулю заряду нижней пластины. После этого учитель сместил одну пластину относительно другой не изменяя расстояния между ними (рис. 3). Как изменились при этом показания электрометра (увеличились, уменьшились, остались прежними)? Ответ поясните, указав, какие явления и закономерности вы использовали для объяснения. Показания электрометра в данном опыте прямо пропорциональны разности потенциалов между пластинами конденсатора.

Коль скоро показания электрометра прямо пропорциональны разности потенциалов между пластинами конденсатора, рассмотрим связь разности потенциалов с зарядом и ёмкостью конденсатора: Ёмкость плоского конденсатора равна Поскольку расстояние между пластинами d и диэлектрическая проницаемость воздуха не изменились, а перекрываемая площадь пластин S уменьшилась, то и ёмкость конденсатора уменьшилась. Заряд на пластиках остался неизменным, ему некуда утечь. Значит, разность потенциалов возросла. Показания электрометра увеличились.

Плоский конденсатор, заполненный диэлектриком с диэлектрической проницаемостью ε = 7, имеет ёмкость С = 2800 пФ и присоединён к источнику постоянного напряжения U. Диэлектрическую пластину медленно извлекают из конденсатора, не отсоединяя его от источника и совершая при этом работу A = 1,5 мкДж. Чему равно U? Потерями на трение при удалении пластины из конденсатора можно пренебречь.

1. При медленном извлечении диэлектрической пластины из плоского конденсатора в условиях постоянного напряжения на нём заряд с пластин стекает, ток в цепи очень мал, и потерями на выделение теплоты по закону Джоуля — Ленца в проводах можно пренебречь, как и потерями на трение.

2. Согласно уравнению для связи заряда и напряжения на конденсаторе так что заряд, стекающий с пластин конденсатора при постоянном напряжении, равен

3. Ёмкость конденсатора с диэлектриком в ε раз больше, чем без него, поэтому

4. Согласно закону сохранения энергии работа источника напряжения расходуется на изменение энергии конденсатора и совершение механической работы A_п силами электрического поля. Поскольку работа сил поля A_п отрицательна и равна −A.

2021-04-14 Батарея с ЭДС $\mathcal$ подключена к удерживаемым неподвижно пластинам 1 и 3 плоского конденсатора (рис.). Площадь пластин $S$, расстояние между ними $d$. Посередине между этими пластинами расположена закрепленная неподвижно металлическая пластина 2, на которой находится заряд $Q$. Пластину 1 отпускают. Какую работу совершит батарея к моменту соударения пластин 1 и 2? Чему будет равна в этот момент кинетическая энергия пластины 1? Силой тяжести и внутренним сопротивлением батареи пренебречь.

В исходном состоянии мы можем рассматривать пластины 1 и 3 как обкладки плоского конденсатора с расстоянием между пластинами $d$. Наличие заряженной пластины 2 не сказывается на разности потенциалов между пластинами 1 и 3, поскольку пластина 2 расположена посередине между ними. Емкость системы пластин, очевидно, равна

а заряд на пластинах 1 и 3 равен

После того как пластину 1 отпустили, она начнет двигаться по направлению к пластине 2. В те моменты, когда расстояние между пластинами 1 и 2 будет меньше $d/2$, мы уже не можем рассматривать пластины 1 и 3 как обычный плоский конденсатор - в этом случае электрическое поле заряженной пластины 2 влияет на разность потенциалов между пластинами 1 и 3. Заряд на пластинах 1 и 3 в момент, когда пластина 1 подлетит к пластине 2, найдем из условия сохранения разности потенциалов на пластинах 1 и 3 равной $\mathcal$.

Пусть в этот момент заряд на пластине 1 равен $-Q_$, а на пластине 3 он равен $+Q_$ (рис.), тогда

Первый член в выражении для $Q_$ соответствует тому заряду, который был бы на пластинах 1 и 3, если бы на пластине 2 отсутствовал заряд (тогда пластины 1 и 3 можно было бы рассматривать как плоский конденсатор), а второй член отражает влияние заряженной пластины 2. Изменение заряда на пластинах 1 и 3 к моменту соударения пластин 1 и 2 будет равно

За это время батарея совершит работу

$A = \Delta Q \mathcal = \mathcal \left ( \frac< \epsilon_S \mathcal > + \frac \right )$.

Сравним величину найденной работы с изменением энергии электрического поля, создаваемого всеми тремя пластинами. Обозначим энергию электрического поля в исходном состоянии через $W_$. Она включает в себя энергию электрического поля трех областей: I - область между пластинами 1 и 2 с объемом $V = \frac$, II - область между пластинами 2 и 3 с тем же объемом и III - область вне пластин 1 м 2. Напряженность электрического поля в области I является суперпозицией полей между пластинами 1 и 3 и полем пластины 2:

Энергия поля в этой области равна

Во второй области

Энергию поля в третьей области обозначим через $W_$. Полная энергия поля в исходном состоянии есть

Во втором случае, когда пластина 1 сталкивается с пластиной 2, мы рассмотрим те же три области. Мысленно выделим первую область. Поле в ней создается только зарядом пластины 2, поэтому

В третьей области электрическое поле такое же, как и в исходном состоянии ( $W_^ < \prime>= W_$). Общая энергия поля во втором состоянии равна

Изменение энергии электрического поля за время сближения пластин 1 и 2 составляет

Если мы сравним работу $A$, совершенную батареей, с изменением энергии поля, то увидим, что $A > \Delta W$. Очевидно, что избыток работы перешел в кинетическую энергию, которую приобрела пластина 1. Эта энергия равна

Читайте также: