Плоский конденсатор
Плоский конденсатор – это две противоположно заряженные пластины, которые разделены тонким слоем диэлектрика, как показано на рисунке 1 .
Формула для расчета электроемкости записывается как
C = ε ε 0 S d , где S является площадью обкладки, d – расстоянием между ними, ε — диэлектрической проницаемостью вещества. Меньшее значение d способствует большему совпадению расчетной емкости конденсатора с реальной.
При известной электроемкости конденсатора, заполненного N слоями диэлектрика, толщина слоя с номером i равняется d i , вычисление диэлектрической проницаемости этого слоя ε i выполняется, исходя из формулы:
Емкость конденсаторов: определение, формулы, примеры.
Электроемкость плоского конденсатора. Формулы
Кроме отдельных конденсаторов используются их соединения. Наличие параллельного соединения конденсаторов применяют для увеличения его емкости. Тогда поиск результирующей емкости соединения сводится к записи суммы C i , где C i — это емкость конденсатора с номером i :
При последовательном соединении конденсаторов суммарная емкость соединения всегда будет по значению меньше, чем минимальная любого конденсатора, входящего в систему. Для расчета результирующей емкости следует сложить величины, обратные к емкостям отдельных конденсаторов:
Произвести вычисление емкости плоского конденсатора при известной площади обкладок
1 с м 2 с расстоянием между ними 1 м м . Пространство между обкладками находится в вакууме.
Чтобы рассчитать электроемкость конденсатора, применяется формула:
ε = 1 , ε 0 = 8 , 85 · 10 — 12 Ф м ; S = 1 с м 2 = 10 — 4 м 2 ; d = 1 м м = 10 — 3 м .
Найти напряженность электростатического поля у сферического конденсатора на расстоянии x = 1 с м = 10 — 2 м от поверхности внутренней обкладки при внутреннем радиусе обкладки, равном R 1 = 1 с м = 10 — 2 м , внешнем – R 2 = 3 с м = 3 · 10 — 2 м . Значение напряжения — 10 3 В .
Производящая заряженная сфера создает напряженность поля. Его значение вычисляется по формуле:
E = 1 4 π ε ε 0 q r 2 , где q обозначают заряд внутренней сферы, r = R 1 + x — расстояние от центра сферы.
Нахождение заряда предполагает применение определения емкости конденсатора С:
Для сферического конденсатора предусмотрена формула вида
C = 4 π ε ε 0 R 1 R 2 R 2 — R 1 с радиусами обкладок R 1 и R 2 .
Производим подстановку выражений для получения искомой напряженности:
E = 1 4 πεε 0 U ( x + R 1 ) 2 4 πεε 0 R 1 R 2 R 2 — R 1 = U ( x + R 1 ) 2 R 1 R 2 R 2 — R 1 .
Данные представлены в системе С И , поэтому достаточно заменить буквы числовыми выражениями:
E = 10 3 ( 1 + 1 ) 2 · 10 — 4 · 10 — 2 · 3 · 10 — 2 3 · 10 — 2 — 10 — 2 = 3 · 10 — 1 8 · 10 — 6 = 3 , 45 · 10 4 В м .
Задачи на Емкость Конденсатора с Решением
Задача по физике — 4029
Из проволоки сделан куб, в каждое ребро которого вставлен конденсатор с емкостью $C$. Куб подключен к цепи противоположными вершинами, как показано на рисунке. Определите емкость $C_$ получившейся батареи конденсаторов.
Задача по физике — 4030
Два одинаковых плоских воздушных конденсатора соединены последовательно, и к ним подведено постоянное напряжение $U$. Первый конденсатор заполняют диэлектриком с диэлектрической проницаемостью $\epsilon$. Во сколько раз изменится напряженность электрического поля в каждом из конденсаторов?
Задача по физике — 4031
Два конденсатора, имеющие емкости $C_ = 10 мкФ$ и $C_ = 50 мкФ$, соединены последовательно. Каждый из них способен выдержать напряжение соответственно $U_$ и $U_$. Какое наибольшее напряжение $U_$ может выдержать батарея из этих конденсаторов? Решите задачу при: a) $U_ = U_ = 120 В$; б) $U_ = 120 В, U_ = 6 В$.
Задача по физике — 4033
В схеме, изображенной на рисунке, емкость каждого конденсатора равна $C$. Вначале ключ разомкнут, конденсатор 1 заряжен до напряжения $U_$, остальные конденсаторы не заряжены. Определите напряжение на каждом из конденсаторов после замыкания ключа.
Задача по физике — 4034
Две одинаковые металлические квадратные пластины размерами $a \times a$ находятся на расстоянии $d \ll a$ друг от друга. Одна из пластин имеет заряд 3000 3Q$, а другая — заряд 3000Q$. Определите напряжение $U$ между пластинами. Как разместятся заряды на каждой из пластин?
Задача по физике — 4035
Найдите разность потенциалов $U$ на выходе цепи (см. рисунок), если на вход подано напряжение $U_ = 80 В$. Емкости конденсаторов: $C_ = 1 мкФ, C_ = 2 мкФ$.
Задача по физике — 4036
Задача по физике — 4037
Конденсатор подключен к аккумулятору. Как изменится энергия конденсатора при раздвигании его пластин? Как согласуется это изменение с законом сохранения энергии? Каким будет ответ в случае, если заряженный конденсатор отключен от аккумулятора перед раздвиганием пластин?
Задача по физике — 4038
Какое количество теплоты $Q$ выделится в цепи при переводе ключа из положения 1 в положение 2 (см. рисунок)? Энергией электромагнитного излучения можно пренебречь.
Задача по физике — 4039
Капля ртути, заряженная до потенциала $\phi_$, распадается на $N$ одинаковых капель с одинаковыми зарядами. Капли разлетаются на большое расстояние друг от друга. Определите потенциал $\phi$ каждой из образовавшихся капель.
Практическая работа Последовательное и параллельное соединение конденсаторов. Эквивалентные схемы
По теме: методические разработки, презентации и конспекты
Пример решения задачи на расчет цепи постоянного тока с конденсатором
Возможное решение задачи уровня С на расчет цепи посоянного тока.
Электрические цепи постоянного тока
Методическая разработка на тему «Электрические цепи постоянного тока» составлена таким образом, что она помогает педагогу при обучении блока «Электротехнические работы» предмета Технология объяснять т.
Методика решения задач по теме «Законы постоянного тока»
Методическая разработка по методике решения задач по теме «Законы постоянного тока».
План – конспект урока решения практических задач в 8 классе по теме: «Законы и закономерности в цепи постоянного тока» с применением метода проектов
Приводится план-конспект урока физики с использованием метода проектов.
Конспект урока «Решение задач по теме «Законы и закономерности в цепи постоянного тока»
Данный урок изучается в 8 классе в главе «Электрические явления». Применяется метод проектов, что позволяет активировать и углубить знания о законах электрического тока, развивать инте.
Решение задач части С Электродинамика. Катушка и конденсатор в цепи постоянного тока.
В презентации представлены задачи из сборника заданий для подготовки к ЕГЭ Демидовой М. Ю. 2024г. Материал предназначен для подготовки к ЕГЭ учеников по темем электродинамика. Часть С ,задание №31. В .
Измерение силы тока и напряжения в цепях постоянного тока.
Краткое описание способов измерения силы тока и напряжения в цепях постоянного тока. Расширение пределов измерения. Формулы для расчета сопротивления шунта и добавочного сопротивления. Определения иде.
