Конденсатор

Известно, что на диэлектрическую пластину, частично введенную в зазор воздушного плоского конденсатора, действует сила, втягивающая пластину внутрь.

1. Объясните это явление, основываясь на известных физических явлениях и законах.

2. Как изменится энергия заряженного конденсатора при втягивании в него пластины, если он отключен от ис­точ­ника?

Два плоских конденсатора емкостью и обладающих зарядами и включают в замкнутую цепь так, что положительно заряженная пластина одного конденсатора соединяется с отрицательно заряженной пластиной другого. Определить заряд каждого конденсатора в этом случае.

На рисунке изображена схема, состоящая из конденсатора катушки индуктивности и двух ключей. Первоначально конденсатор заряжен до некоторого напряжения а ключи разомкнуты. Омическое сопротивление проводов и катушки индуктивности не учитывайте.

1. Как будет меняться напряжение на конденсаторе и сила тока в катушке, если сначала замыкают ключ К₂, а затем К₁?

2. Как будет меняться напряжение на конденсаторе и сила тока в катушке, если сначала замыкают ключ К₁, а затем, когда напряжение на конденсаторе уменьшается в два раза, замыкают ключ К₂?

Ответ обоснуйте, опираясь на физические законы.

Конденсатор идеального колебательного контура длительное время подключён к источнику постоянного напряжения (см. рисунок). В момент переключатель К переводят из положения 1 в положение 2. Графики А и Б отображают изменения с течением времени физических величин, характеризующих возникшие после этого свободные электромагнитные колебания в контуре ( — период колебаний).

Установите соответствие между графиками и физическими величинами, зависимость которых от времени эти графики могут отображать.

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

ГРАФИКИ

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ

1) сила тока в катушке

2) заряд левой обкладки конденсатора

3) энергия магнитного поля катушки

4) энергия электрического поля конденсатора

Даны следующие зависимости величин:

А) зависимость проекции скорости тела, движущегося равноускоренно вдоль оси от времени движения при начальной скорости тела, не равной нулю;

Б) зависимость энергии электрического поля конденсатора c постоянной электроёмкостью от заряда конденсатора;

В) зависимость максимальной кинетической энергии фотоэлектронов, вылетающих с поверхности катода, от частоты падающего электромагнитного излучения.

Установите соответствие между этими зависимостями и видами графиков, обозначенных цифрами 1–5. Для каждой зависимости А­­–В подберите соответствующий вид графика и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. Цифры в ответе могут повторяться.

Ответ:

Необходимо экспериментально изучить зависимость электроёмкости плоского конденсатора от расстояния между его пластинами. На всех представленных ниже рисунках — площадь пластин конденсатора, — расстояние между пластинами конденсатора, — диэлектрическая проницаемость среды, заполняющей пространство между пластинами. Какие два конденсатора следует использовать для проведения такого исследования?

Ответ:

В схеме, показанной на рисунке, ключ К длительное время был замкнут. В некоторый момент времени ключ размыкают. Определите количество теплоты которое выделится после этого на резисторе сопротивлением за достаточно большой промежуток времени. ЭДС батареи ее внутреннее сопротивление емкость конденсатора индуктивность катушки а ее сопротивление пренебрежимо мало.

Необходимо экспериментально изучить зависимость периода свободных электромагнитных колебаний в колебательном контуре от величины электроемкости конденсатора. Какие две установки следует использовать для проведения такого исследования?

Ответ:

Заряженный конденсатор замкнули на катушку индуктивности. Через какую часть периода после подключения энергия в конденсаторе будет равна энергии в катушке ин­дук­тив­ности?

Какой максимальный заряд может быть накоплен на конденсаторе емкостью одна из обкладок которого облучается светом с длиной волны Работа выхода электрона составляет

Два плоских воздушных конденсатора подключены к одинаковым источникам постоянного напряжения и одинаковым лампам, как показано на рисунках а и б. Конденсаторы имеют одинаковую площадь пластин, но различаются расстоянием между пластинами. В некоторый момент времени ключи К в обеих схемах переводят из положения 1 в положение 2. Опираясь на законы электродинамики, объясните, в каком из приведенных опытов при переключении ключа лампа вспыхнет ярче. Сопротивлением соединяющих проводов пренебречь.

В схеме, изображенной на рисунке, емкости конденсаторов равны и а ЭДС батареи с пренебрежимо малым внутренним сопротивлением равен Определить заряд, протекающий через ключ при его замыкании (смотри рисунок).

В изображенной на рисунке схеме ЭДС батареи 10 В, индуктивность катушки 5 мкГн, емкость конденсатора 2 мкФ. При разомкнутом ключе K конденсатор заряжен до напряжения Пренебрегая омическим сопротивлением цепи, определите максимальный заряд на конденсаторе после замыкания ключа.

В идеальном колебательном контуре (см. рисунок) в тот момент, когда энергия конденсатора равна энергии катушки, через катушку течет ток величиной 1 А. Чему равна максимальная энергия конденсатора в данном колебательном процессе, если индуктивность катушки 2 мГн, а емкость конденсатора 10 мкФ?

Ответ: мДж

В изображенной на схеме цепи конденсатор не заряжен, тока в катушке нет. Ключ замыкают. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым их можно определить.

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

В электрической цепи, состоящей из источника, конденсатора и резистора (см. рисунок), емкость конденсатора мкФ, сопротивление резистора Ом. После замыкания ключа в цепи выделилось количество теплоты мкДж. Найдите ЭДС источника. Внутренним сопротивлением источника пренебречь.

В идеальном колебательном контуре происходят свободные колебания с периодом 50 мкс. Зависимость энергии электрического поля конденсатора от напряжения на нем представлена на графике. Найдите максимальное значение силы тока в ходе данных электромагнитных колебаний, если максимальное напряжение на конденсаторе составляет 200 В.

Плоский конденсатор подключен к источнику постоянного напряжения. Расстояние между его пластинами увеличили в 2 раза. Во сколько раз изменилась энергия электрического поля в конденсаторе?

Ответ:

Плоский конденсатор зарядили и отключили от источника. Расстояние между его пластинами увеличили в 2 раза. Во сколько раз изменилась энергия электрического поля в кон­ден­са­торе?

Ответ:

В цепи, изображенной на рисунке, происходят электромагнитные колебания. Во сколько раз изменится период колебаний, если ключ K замкнуть в тот момент, когда напряжение на конденсаторе максимально? Взаимной индуктивностью катушек пренебречь.

Ответ:

В изображенной на схеме цепи конденсатор не заряжен. Ключ замыкают. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым их можно определить.

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

Ученику необходимо провести исследование зависимости частоты свободных электромагнитных колебаний в колебательном контуре от индуктивности катушки. Параметры колебательных контуров приведены в таблице. Какие два колебательных контура из предложенных ниже необходимо взять ученику, чтобы провести данное исследование?

Ответ:

В цепи, изображенной на рисунке, ключ долгое время был замкнут. Все подписанные на схеме величины считать известными. Найдите количество теплоты, выделившееся на резисторе после размыкания ключа.

В цепи, изображенной на рисунке, диод открывается при напряжении (при меньшем напряжении ток через него не течет, а в открытом состоянии сопротивление диода пренебрежимо мало). Параметры цепи имеют следующие значения: сопротивление реостата

Чему равно напряжение на диоде в данной цепи?

Ответ:

П-образные проводящие рельсы, расположенные в вертикальной плоскости, замкнуты на конденсатор емкостью По рельсам может скользить без трения и без потери контакта горизонтальный стержень массой и длиной (см. рисунок). В начальный момент скорость стержня равна нулю. События разворачиваются в горизонтальном однородном магнитном поле с индукцией За какое время стержень опустится на расстояние Сопротивлением стержня и рельсов пренебречь.

Плоский конденсатор с воздушным зазором между обкладками подключён к источнику постоянного напряжения. Как изменятся при уменьшении зазора между обкладками конденсатора его электроёмкость и величина заряда на его обкладках?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1. увеличивается
2. уменьшается
3. не изменяется

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

В схеме, изображенной на рисунке, ЭДС источника емкости конденсаторов и сопротивление резистора Какое количество теплоты выделится при замыкании ключа? Диод идеален, то есть в обратном направлении его сопротивление бесконечно велико, а в прямом сопротивление диода нулевое. Внутреннее сопротивление источника пренебрежимо мало.

Плоский конденсатор емкостью присоединен к источнику постоянного напряжения Не отключая конденсатор от источника, его пластины медленно раздвинули так, что расстояние между ними увеличилось в раза. Определите работу совершенную силами, раздвигавшими пластины кон­ден­са­тора.

В электрической схеме, представленной на рисунке, конденсатор электроемкостью сначала заряжается от источника с ЭДС Затем ключ переводят в положение 2. Какое количество теплоты выделится за все время возникших затухающих колебаний на катушке, если она изготовлена из медной проволоки длиной и сечением Удельное сопротивление меди примите равным Сопротивление резистора

В схеме, представленной на рисунке, ключ первоначально разомкнут. Какой заряд протечёт через резистор между внутренними обкладками конденсаторов после замыкания ключа за время полной перезарядки конденсаторов? Параметры схемы: Внутреннее сопротивление источников тока

В идеальном колебательном контуре (см. рисунок) напряжение между обкладками конденсатора меняется по закону где Определите период колебаний напряжения на конденсаторе.

Ответ: с

Во сколько раз увеличится частота свободных электромагнитных колебаний в контуре, если площадь пластин конденсатора, входящего в состав контура, уменьшить в 9 раз, а индуктивность катушки увеличить в 4 раза?

Ответ: в раз(а)

Колебательный контур состоит из конденсатора ёмкостью и катушки индуктивностью Во сколько раз уменьшится частота свободных электромагнитных колебаний в контуре, если его индуктивность увеличить в 18 раз, а ёмкость уменьшить в 2 раза?

В колебательном контуре (см. рисунок) напряжение между обкладками конденсатора меняется по закону где Определите частоту колебаний силы тока в контуре.

Ответ: МГц

Конденсатор, заряженный до разности потенциалов 20 В, в первый раз подключили к катушке с индуктивностью 5 мкГн, а во второй — к катушке с индуктивностью 20 мкГн. Каково отношение периодов колебаний энергии конденсатора в этих двух случаях? Потерями энергии в контуре пренебречь.

На рисунке приведён график зависимости силы тока от времени в катушке индуктивности идеального колебательного контура. Графики А и Б представляют изменения физических величин, характеризующих свободные электромагнитные колебания в контуре. Установите соответствие между графиками и физическими величинами, зависимость которых от времени эти графики могут представлять. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

ГРАФИКИ

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ

1) индуктивность катушки

2) напряжение на обкладках конденсатора

3) энергия электрического поля конденсатора

4) энергия магнитного поля катушки

В цепи, изображенной на рисунке, при разомкнутом ключе K заряд на конденсаторе с емкостью равен а конденсатор с емкостью не заряжен. Через какое время после замыкания ключа заряд на конденсаторе будет иметь максимальное значение? Чему будет равен этот заряд? Омическими потерями в катушке с индуктивностью пренебречь.

Конденсатор, заряженный до разности потенциалов в первый раз подключили к катушке с индуктивностью а во второй — к катушке с индуктивностью Каково отношение периодов колебаний энергии конденсатора в этих двух случаях? Потерями энергии в контуре пренебречь.

Ответ:

Конденсатор, заряженный до разности потенциалов в первый раз подключили к катушке с индуктивностью а во второй — к катушке с индуктивностью В обоих случаях в получившемся контуре возникли незатухающие электромагнитные колебания. Каково отношение значений полной энергии колебаний

Ответ:

В идеальном колебательном контуре, состоящем из конденсатора и катушки индуктивности, происходят свободные электромагнитные колебания. В таблице показано, как изменялся заряд одной из обкладок конденсатора в колебательном контуре с течением времени.

Выберите все верные утверждения о процессе, происходящем в контуре.

1. В момент модуль силы тока в контуре максимален.

2. Амплитуда колебаний заряда обкладки равна

3. Период колебаний равен

4. В момент сила тока в контуре равна 0.

5. В момент энергия конденсатора максимальна.

Ответ: