Question

Как изменятся Q, C, W и U плоского воздушного конденсатора, если воздушеый слой заменить стеклом? E ст. =5. Рассмотреть 2 случая: стекло вставляем после зарядки конденсатора, не отключая источник тока; стекло вставляем после зарядки конденсатора, отключив источник тока. ​

Answer 1

Ответ:

Объяснение:

1)

Источник отключен.

а)

Q₁ = Q₂ = Q - заряд не изменится по закону сохранения заряда в замкнутых системах

б)

Была емкость:

C₁ = ε₁·ε₀·S / d

Стала емкость:

C₂ = ε₂·ε₀·S / d

С₂ / С₁ = ε₂ / ε₁ = 5/1 = 5   (емкость увеличилась в 5 раз)

С₂ = 5·С₁

в)

U₁ = Q₁/C₁ = Q / C₁

U₂ = Q₂/C₂ = Q / C₂

U₂/U₁ = C₁/C₂ = 1/5

U₂ = U₁/5  - напряжение уменьшилось в 5 раз

г)

W₁ = C₁·U₁²/2

W₂ = C₂·U₂²/2

W₂/W₁ = (C₂/C₁) ·(U₂/U₁)² = (5)·(1/5)² = 1/5

энергия уменьшилась в 5 раз

2)

Источник НЕ ОТКЛЮЧАЕМ.

Тогда первое равенство:

U = U₁ = U₂  - напряжение не изменяется

Остальные расчеты проведите по формулам, данным выше!!!

Answer 2

Давайте разберемся, как изменятся различные параметры воздушного конденсатора (Q, C, W и U) при замене воздушного слоя на стекло в двух разных случаях: когда стекло вставляется после зарядки конденсатора, не отключая источник тока, и когда стекло вставляется после зарядки конденсатора, отключив источник тока.

1. Стекло вставляется после зарядки конденсатора, не отключая источник тока:

В этом случае, когда стекло вставляется в конденсатор без отключения источника тока, общий заряд на конденсаторе останется неизменным, так как заряд остается на пластинах конденсатора. Однако емкость конденсатора и его энергия изменятся.

• Емкость (C): Емкость конденсатора изменится из-за диэлектрической проницаемости материала между пластинами. Диэлектрическая проницаемость стекла (обычно обозначается как ε) обычно больше, чем диэлектрическая проницаемость воздуха. Формула для емкости конденсатора: C = ε * A / d, где A - площадь пластин, d - расстояние между пластинами. Поскольку ε для стекла больше, чем для воздуха, емкость конденсатора увеличится.

• Энергия (W): Энергия конденсатора зависит от его емкости и напряжения между пластинами. Поскольку емкость увеличится при замене воздушного слоя на стекло, и напряжение остается прежним (так как заряд остается неизменным), энергия конденсатора увеличится.

• Потенциальная разность (U): Потенциальная разность между пластинами останется неизменной, так как она зависит от заряда и емкости, а заряд не меняется.

2. Стекло вставляется после зарядки конденсатора, отключив источник тока:

В этом случае, если мы отключим источник тока, то заряд на конденсаторе останется постоянным.

• Емкость (C): Как было сказано ранее, емкость увеличится из-за использования материала с более высокой диэлектрической проницаемостью (стекло).

• Энергия (W): Энергия конденсатора также увеличится из-за увеличения емкости при постоянном заряде.

• Потенциальная разность (U): Потенциальная разность также останется неизменной.

Итак, в обоих случаях, при замене воздушного слоя на стекло, емкость и энергия конденсатора увеличатся, а потенциальная разность останется неизменной.