Конденсатор

На ри­сун­ке при­ве­дён гра­фик за­ви­си­мо­сти силы тока от вре­ме­ни в ко­ле­ба­тель­ном кон­ту­ре, об­ра­зо­ван­ном кон­ден­са­то­ром и ка­туш­кой, ин­дук­тив­ность ко­то­рой рав­на Из при­ве­дён­но­го ниже спис­ка вы­бе­ри­те все пра­виль­ные утвер­жде­ния о про­цес­сах, про­ис­хо­дя­щих в кон­ту­ре.

1. Пе­ри­од элек­тро­маг­нит­ных ко­ле­ба­ний в кон­ту­ре ра­вен

2. Мак­си­маль­ное зна­че­ние энер­гии элек­три­че­ско­го поля кон­ден­са­то­ра рав­но

3. В мо­мент вре­ме­ни за­ряд кон­ден­са­то­ра ра­вен нулю.

4. В мо­мент вре­ме­ни энер­гия маг­нит­но­го поля ка­туш­ки до­сти­га­ет сво­е­го ми­ни­му­ма.

5. За пер­вые энер­гия элек­три­че­ско­го поля кон­ден­са­то­ра до­стиг­ла сво­е­го мак­си­му­ма 4 раза.

От­вет:

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) за­ряд пра­вой об­клад­ки кон­ден­са­то­ра

4) энер­гия маг­нит­но­го поля ка­туш­ки

Иде­аль­ный ко­ле­ба­тель­ный кон­тур со­сто­ит из кон­ден­са­то­ра элек­тро­ём­ко­стью и ка­туш­ки ин­дук­тив­но­сти. За­ряд на од­ной из пла­стин кон­ден­са­то­ра из­ме­ня­ет­ся во вре­ме­ни в со­от­вет­ствии с фор­му­лой (все ве­ли­чи­ны вы­ра­же­ны в СИ).

Уста­но­ви­те со­от­вет­ствие меж­ду фи­зи­че­ски­ми ве­ли­чи­на­ми и фор­му­ла­ми, вы­ра­жа­ю­щи­ми их за­ви­си­мость от вре­ме­ни в усло­ви­ях дан­ной за­да­чи.

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

Иде­аль­ный ко­ле­ба­тель­ный кон­тур со­сто­ит из кон­ден­са­то­ра и ка­туш­ки ин­дук­тив­но­стью На­пря­же­ние на пла­сти­нах кон­ден­са­то­ра из­ме­ня­ет­ся во вре­ме­ни в со­от­вет­ствии с фор­му­лой

Уста­но­ви­те со­от­вет­ствие меж­ду фи­зи­че­ски­ми ве­ли­чи­на­ми и фор­му­ла­ми, вы­ра­жа­ю­щи­ми их за­ви­си­мость от вре­ме­ни.

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

Не­об­хо­ди­мо экс­пе­ри­мен­таль­но изу­чить за­ви­си­мость за­ря­да, на­коп­лен­но­го кон­ден­са­то­ром, от ЭДС ак­ку­му­ля­то­ра. Ка­кие две схе­мы сле­ду­ет ис­поль­зо­вать для про­ве­де­ния та­ко­го ис­сле­до­ва­ния?

От­вет:

В элек­три­че­ской схе­ме, со­сто­я­щей из ка­туш­ки ин­дук­тив­но­стью и че­ты­рех про­во­дя­щих пла­стин, каж­дая пло­ща­дью рас­по­ло­жен­ных на рас­сто­я­нии друг от дру­га, ключ K разо­мкнут (см. ри­су­нок). Пла­сти­на 3 за­ря­же­на за­ря­дом

1. Най­ти за­ря­ды пла­стин по­сле за­мы­ка­ния клю­ча K в мо­мент, ко­гда ток че­рез ка­туш­ку мак­си­ма­лен.

2. Най­ти мак­си­маль­ный ток че­рез ка­туш­ку.

Оми­че­ским со­про­тив­ле­ни­ем в схе­ме пре­не­бречь.

Про­вод­ник мас­сой и дли­ной под­ве­шен к ди­элек­три­ку с по­мо­щью двух оди­на­ко­вых про­во­дя­щих пру­жин об­щей жест­ко­стью Од­но­род­ное маг­нит­ное поле с ин­дук­ци­ей на­прав­ле­но пер­пен­ди­ку­ляр­но плос­ко­сти чер­те­жа. К верх­ним кон­цам пру­жи­ны при­со­еди­нен кон­ден­са­тор ем­ко­стью Пре­не­бре­гая со­про­тив­ле­ни­ем, соб­ствен­ной ин­дук­тив­но­стью и ем­ко­стью про­вод­ни­ков, опре­де­лить пе­ри­од ко­ле­ба­ний си­сте­мы в вер­ти­каль­ной плос­ко­сти.

Кон­ден­са­тор ем­ко­стью за­ря­жен­ный до раз­но­сти по­тен­ци­а­лов под­клю­ча­ет­ся че­рез боль­шое со­про­тив­ле­ние к ба­та­рее с ЭДС Опре­де­лить ко­ли­че­ство теп­ла, ко­то­рое вы­де­лит­ся при за­ряд­ке кон­ден­са­то­ра до на­пря­же­ния

Кон­ден­са­тор ем­ко­стью за­ря­жен­ный до на­пря­же­ния раз­ря­жа­ет­ся че­рез ре­зи­стор с боль­шим со­про­тив­ле­ни­ем и ба­та­рею с ЭДС Опре­де­лить ко­ли­че­ство теп­ла, вы­де­лив­ше­е­ся при раз­ряд­ке кон­ден­са­то­ра.

Кон­ден­са­тор ем­ко­стью за­ря­жен­ный до раз­но­сти по­тен­ци­а­лов под­клю­ча­ет­ся че­рез боль­шое со­про­тив­ле­ние к ба­та­рее с ЭДС Опре­де­лить ко­ли­че­ство теп­ло­ты, ко­то­рое вы­де­лит­ся при пе­ре­за­ряд­ке кон­ден­са­то­ра.

В схе­ме, изоб­ра­жен­ной на ри­сун­ке, из­вест­ны ем­ко­сти кон­ден­са­то­ров и Опре­де­лить раз­ность по­тен­ци­а­лов меж­ду точ­ка­ми и ЭДС ис­точ­ни­ка ра­вен

Кон­ден­са­тор ем­ко­стью дли­тель­ное вре­мя под­клю­чен к ак­ку­му­ля­то­ру с ЭДС че­рез ключ (см. ри­су­нок). Ка­кое ко­ли­че­ство теп­ло­ты вы­де­лит­ся в цепи по­сле пе­ре­клю­че­ния клю­ча из по­ло­же­ния 1 в по­ло­же­ние 2?

Цепь, по­ка­зан­ная на ри­сун­ке, на­хо­ди­лась до­ста­точ­но дол­го в со­сто­я­нии с за­мкну­тым клю­чом В не­ко­то­рый мо­мент вре­ме­ни ключ разо­мкну­ли. Ка­кое ко­ли­че­ство теп­ло­ты вы­де­лит­ся на ре­зи­сто­ре по­сле раз­мы­ка­ния клю­ча? При рас­че­тах по­ло­жить: Вну­трен­ним со­про­тив­ле­ни­ем ис­точ­ни­ка пре­не­бречь.

В цепи, по­ка­зан­ной на ри­сун­ке, ключ K дол­гое вре­мя за­мкнут. ЭДС ис­точ­ни­ка Вну­трен­нее со­про­тив­ле­ние ис­точ­ни­ка рав­но Ин­дук­тив­ность ка­туш­ки рав­на Ключ раз­мы­ка­ют. Опре­де­ли­те на­пря­же­ние на кон­ден­са­то­ре, ем­кость ко­то­ро­го рав­на в тот мо­мент вре­ме­ни, ко­гда сила тока в ка­туш­ке бу­дет рав­на

Кон­ден­са­тор ем­ко­стью за­ря­жен­ный до на­пря­же­ния раз­ря­жа­ет­ся на ка­туш­ку с ин­дук­тив­но­стью и со­про­тив­ле­ни­ем Ка­кое ко­ли­че­ство теп­ло­ты вы­де­лит­ся в ка­туш­ке к тому мо­мен­ту, ко­гда сила тока в ней до­стиг­нет наи­боль­ше­го зна­че­ния

Пе­ри­од сво­бод­ных элек­тро­маг­нит­ных ко­ле­ба­ний в иде­аль­ном ко­ле­ба­тель­ном кон­ту­ре, со­сто­я­щем из кон­ден­са­то­ра и ка­туш­ки ин­дук­тив­но­сти, ра­вен Ам­пли­ту­да ко­ле­ба­ний силы тока В мо­мент вре­ме­ни сила тока в ка­туш­ке рав­на Най­ди­те за­ряд кон­ден­са­то­ра в этот мо­мент.

Ис­точ­ник по­сто­ян­но­го на­пря­же­ния с ЭДС под­клю­чён че­рез ре­зи­стор к кон­ден­са­то­ру, рас­сто­я­ние меж­ду пла­сти­на­ми ко­то­ро­го мож­но из­ме­нять (см. ри­су­нок). Пла­сти­ны мед­лен­но раз­дви­ну­ли, со­вер­шив при этом ра­бо­ту про­тив сил при­тя­же­ния пла­стин. На­сколь­ко из­ме­ни­лась ём­кость кон­ден­са­то­ра, если за вре­мя дви­же­ния пла­стин на ре­зи­сто­ре вы­де­ли­лось ко­ли­че­ство теп­ло­ты

В та­бли­це при­ве­де­ны зна­че­ния силы тока в иде­аль­ном ко­ле­ба­тель­ном кон­ту­ре, со­сто­я­щем из кон­ден­са­то­ра и ка­туш­ки ин­дук­тив­но­сти, из­ме­рен­ные с точ­но­стью до в по­сле­до­ва­тель­ные мо­мен­ты вре­ме­ни.

Ам­пли­ту­да на­пря­же­ния на кон­ден­са­то­ре Най­ди­те зна­че­ние элек­тро­ём­ко­сти кон­ден­са­то­ра.

До за­мы­ка­ния клю­ча кон­ден­са­то­ры и были за­ря­же­ны до на­пря­же­ний и как по­ка­за­но на ри­сун­ке. Ка­кая энер­гия вы­де­лит­ся на со­про­тив­ле­нии по­сле за­мы­ка­ния клю­ча?

В элек­три­че­ской цепи, по­ка­зан­ной на ри­сун­ке, ключ К дли­тель­ное вре­мя на­хо­дит­ся в по­ло­же­нии 1. За дли­тель­ное вре­мя по­сле пе­ре­во­да клю­ча К в по­ло­же­ние 2 из­ме­не­ние за­ря­да на пра­вой об­клад­ке кон­ден­са­то­ра Най­ди­те элек­тро­ём­кость кон­ден­са­то­ра

В элек­три­че­ской цепи, по­ка­зан­ной на ри­сун­ке, ем­кость кон­ден­са­то­ра рав­на ЭДС ис­точ­ни­ка ра­вен его вну­трен­нее со­про­тив­ле­ние К ис­точ­ни­ку под­клю­че­ны два оди­на­ко­вых ре­зи­сто­ра со­про­тив­ле­ни­ем Ключ К дли­тель­ное вре­мя на­хо­дит­ся в по­ло­же­нии 1. Опре­де­лить из­ме­не­ние за­ря­да на верх­ней об­клад­ке кон­ден­са­то­ра.

Ба­та­рея из че­ты­рёх кон­ден­са­то­ров элек­тро­ем­ко­стью и под­клю­че­на к ис­точ­ни­ку по­сто­ян­но­го тока с ЭДС и вну­трен­ним со­про­тив­ле­ни­ем (см. ри­су­нок). Опре­де­ли­те энер­гию кон­ден­са­то­ра

Про­тон вле­та­ет в элек­три­че­ское поле кон­ден­са­то­ра в точ­ке, на­хо­дя­щей­ся по­се­ре­ди­не меж­ду его пла­сти­на­ми (см. ри­су­нок). Чему долж­на быть рав­на ми­ни­маль­ная ско­рость, с ко­то­рой вле­та­ет про­тон в кон­ден­са­тор, что­бы он смог вы­ле­теть из него? Дли­на пла­стин кон­ден­са­то­ра рас­сто­я­ние меж­ду пла­сти­на­ми раз­ность по­тен­ци­а­лов меж­ду пла­сти­на­ми кон­ден­са­то­ра Си­лой тя­же­сти пре­не­бречь.

Пер­во­на­чаль­но не­за­ря­жен­ные кон­ден­са­то­ры со­еди­ни­ли по схе­ме, изоб­ра­жен­ной на ри­сун­ке. За­тем кон­ден­са­то­ры за­ря­ди­ли так, что на клем­мах схе­мы об­ра­зо­ва­лись по­тен­ци­а­лы Опре­де­лить по­тен­ци­ал точ­ки

Опре­де­лить, ка­кой за­ряд прой­дет че­рез галь­ва­но­метр при за­мы­ка­нии клю­ча К. Зна­че­ние ЭДС и ём­ко­сти кон­ден­са­то­ров и за­да­ны.

Кон­ден­са­тор ем­ко­стью за­ря­жен­ный до на­пря­же­ния под­клю­ча­ют к ис­точ­ни­ку че­рез ка­туш­ку ин­дук­тив­но­сти как по­ка­за­но на ри­сун­ке.

1. Най­ди­те мак­си­маль­ное на­пря­же­ние до ко­то­ро­го за­ря­дит­ся кон­ден­са­тор.

2. Най­ди­те за­ви­си­мость за­ря­да на пра­вой пла­сти­не кон­ден­са­то­ра от вре­ме­ни. Изоб­ра­зи­те гра­фик

Най­ти на­пря­же­ние на каж­дом кон­ден­са­то­ре. Все ем­ко­сти из­вест­ны, на­пря­же­ние меж­ду вы­во­да­ми схе­мы рав­но

Най­ти эк­ви­ва­лент­ную ем­кость ба­та­реи кон­ден­са­то­ров ем­ко­стя­ми и со­еди­нен­ных, как по­ка­за­но на ри­сун­ке.

Опре­де­лить ем­кость ба­та­реи кон­ден­са­то­ров, если ем­ко­сти всех кон­ден­са­то­ров оди­на­ко­вы и рав­ны

За­ря­жен­ный кон­ден­са­тор. В цепи, схе­ма ко­то­рой изоб­ра­же­на на ри­сун­ке, из­вест­на ЭДС иде­аль­ной ба­та­реи, ём­кость кон­ден­са­то­ра обе пла­сти­ны ко­то­ро­го име­ют на­чаль­ный по­ло­жи­тель­ный за­ряд и со­про­тив­ле­ние ре­зи­сто­ра В на­чаль­ный мо­мент ключ разо­мкнут. За­тем его за­мы­ка­ют. Опре­де­ли­те:

a. силу тока в цепи сра­зу по­сле за­мы­ка­ния клю­ча

b. силу тока иду­ще­го че­рез ис­точ­ник в мо­мент, ко­гда пла­сти­ны кон­ден­са­то­ра на­чнут при­тя­ги­вать­ся друг к дру­гу.

Опре­де­лить за­ряд кон­ден­са­то­ра в схе­ме. Со­про­тив­ле­ния ре­зи­сто­ров = = = = ЭДС вну­трен­нее со­про­тив­ле­ние ис­точ­ни­ка ем­кость кон­ден­са­то­ра

Опре­де­лить на­пря­же­ние на кон­ден­са­то­рах и в схе­ме, если из­вест­но, что при за­мы­ка­нии ре­зи­сто­ра с со­про­тив­ле­ни­ем на­ко­рот­ко ток че­рез ба­та­рею воз­ра­стет в 3 раза. ЭДС ба­та­реи рав­на

Элек­три­че­ская схе­ма со­сто­ит из по­сле­до­ва­тель­но со­еди­нен­ных ре­зи­сто­ра с со­про­тив­ле­ни­ем кон­ден­са­то­ра и ба­та­реи с вну­трен­ним со­про­тив­ле­ни­ем Па­рал­лель­но кон­ден­са­то­ру под­клю­чи­ли ре­зи­стор с со­про­тив­ле­ни­ем Во сколь­ко раз из­ме­нит­ся энер­гия кон­ден­са­то­ра по­сле того, как на­пря­же­ние на нем ста­нет по­сто­ян­ным?

Кон­ден­са­тор ем­ко­стью за­ря­жен­ный до на­пря­же­ния че­рез ре­зи­стор со­еди­ня­ют с не­за­ря­жен­ным кон­ден­са­то­ром ем­ко­стью Най­ти ко­ли­че­ство теп­ло­ты, вы­де­лив­ше­е­ся в про­цес­се пе­ре­за­ряд­ки кон­ден­са­то­ров.

На­чер­ти­те эк­ви­ва­лент­ную схе­му к цепи, изоб­ра­жен­ной на ри­сун­ке. Най­ди­те на­пря­же­ния на всех кон­ден­са­то­рах. Все под­пи­сан­ные на схе­ме ве­ли­чи­ны счи­тать из­вест­ны­ми, про­во­да — иде­аль­ны­ми.

Кон­ден­са­тор ем­ко­стью за­ря­ди­ли до раз­но­сти по­тен­ци­а­лов и от­клю­чи­ли от ис­точ­ни­ка. За­тем про­стран­ство меж­ду об­клад­ка­ми за­пол­ни­ли ди­элек­три­ком с ди­элек­три­че­ской про­ни­ца­е­мо­стью Опре­де­лить, на ка­кую ве­ли­чи­ну из­ме­нит­ся энер­гия кон­ден­са­то­ра.

Два оди­на­ко­вых плос­ких кон­ден­са­то­ра, один из ко­то­рых за­пол­нен ди­элек­три­ком с ди­элек­три­че­ской про­ни­ца­е­мо­стью со­еди­не­ны как по­ка­за­но на ри­сун­ке и за­ря­же­ны до на­пря­же­ния Ка­кую ра­бо­ту нуж­но со­вер­шить, что­бы вы­та­щить ди­элек­три­че­скую пла­стин­ку из кон­ден­са­то­ра? Ем­кость пу­сто­го кон­ден­са­то­ра рав­на

К ак­ку­му­ля­то­ру с ЭДС и вну­трен­ним со­про­тив­ле­ни­ем под­клю­чи­ли лам­пу со­про­тив­ле­ни­ем и ре­зи­стор со­про­тив­ле­ни­ем а так­же кон­ден­са­тор ём­ко­стью (см. ри­су­нок). Спу­стя дли­тель­ный про­ме­жу­ток вре­ме­ни ключ К раз­мы­ка­ют. Ка­кое ко­ли­че­ство теп­ло­ты вы­де­лит­ся по­сле это­го на лам­пе?

В элек­три­че­ской цепи, по­ка­зан­ной на ри­сун­ке, ЭДС ис­точ­ни­ка тока рав­на ем­кость кон­ден­са­то­ра ин­дук­тив­ность ка­туш­ки со­про­тив­ле­ние лам­пы и со­про­тив­ле­ние ре­зи­сто­ра В на­чаль­ный мо­мент вре­ме­ни ключ K за­мкнут. Ка­кая энер­гия вы­де­лит­ся в лам­пе по­сле раз­мы­ка­ния клю­ча? Вну­трен­ним со­про­тив­ле­ни­ем ис­точ­ни­ка тока и про­во­дов пре­не­бречь.

В цепи, по­ка­зан­ной на ри­сун­ке, кон­ден­са­тор ем­ко­стью вна­ча­ле за­ря­жен до на­пря­же­ния а кон­ден­са­тор ем­ко­стью раз­ря­жен. До ка­ко­го мак­си­маль­но­го на­пря­же­ния мо­жет за­ря­дить­ся кон­ден­са­тор в про­цес­се ко­ле­ба­ний, воз­ни­ка­ю­щих в цепи по­сле за­мы­ка­ния клю­ча? По­те­ря­ми в со­еди­ни­тель­ных про­во­дах и в ка­туш­ке ин­дук­тив­но­сти пре­не­бречь.