Проблемы с энергией, запасенной в конденсаторе

Проблема 1: Батарея на 20 В подключена к 3 конденсаторам последовательно, как показано на рисунке. Два конденсатора по 20 мкФ и один по 10 мкФ. Рассчитайте энергию, запасенную в конденсаторах в установившемся режиме.

Соль: 

\(\begin{array}{l}\frac{1}{{{C}_{eff}}}=\frac{1}{20}+\frac{1}{20}+\frac{1 }{10}=\frac{4}{20}=\frac{1}{5}\end{массив} \) 9{-3}}J\конец{массив} \)

Задача 2: Конденсатор с плоскими пластинами имеет пластины площадью 4 м ² , разделенные расстоянием 0,5 мм. Конденсатор подключен через ячейку ЭДС 100 вольт. Найти емкость, заряд и энергию, запасенные в конденсаторе, если внутрь этого конденсатора после отсоединения от ячейки вставить диэлектрическую пластину с диэлектрической проницаемостью k = 3 и толщиной 0,5 мм.

Sol: Если конденсатор без диэлектрика 9{-6}}J\конец{массив} \)

Вас также может заинтересовать:

• ХК Верма Солюшнс
• Решения HC Verma, часть 1
• Решения HC Verma, часть 2

Электростатический потенциал и емкость

Часто задаваемые вопросы об энергии, хранящейся в конденсаторе

Q1

Накопляется ли энергия в конденсаторе?

В конденсаторе энергия накапливается в пространстве между двумя пластинами.

Q2

Какой вид энергии хранится в конденсаторе?

Электростатическая потенциальная энергия накапливается в конденсаторе. Таким образом, это связано с зарядом и напряжением между пластинами конденсатора.

Q3

Где хранится энергия в конденсаторе?

При отключении заряженного конденсатора от батареи его энергия остается в поле в пространстве между его пластинами.

Q4

Как увеличить энергию, запасенную в конденсаторе?

Энергия конденсатора зависит от емкости и напряжения конденсатора. Если емкость, напряжение или и то и другое увеличиваются, энергия, хранящаяся в конденсаторе, также увеличивается. Между пластинами конденсатора можно добавить диэлектрическую пластину, чтобы увеличить емкость конденсатора.

Capacitor Energy — AP Physics 2

Все ресурсы AP Physics 2

6 Диагностические тесты 149 практических тестов Вопрос дня Карточки Учитесь по концепции

AP Физика 2 Справка » Электричество и магнетизм » Схемы » Компоненты схемы » Энергия конденсатора

Рассмотрим схему:

Если падение напряжения на C2 равно 5 В, какова общая энергия, накопленная в C2 и C3?

Возможные ответы:

Правильный ответ:

Пояснение:

В параллельных ветвях цепи падения напряжения одинаковы. Следовательно, мы знаем, что падение напряжения на C3 также равно 5В.

Затем мы можем использовать следующее уравнение для расчета общей накопленной энергии:

Поскольку напряжение обоих конденсаторов одинаково, мы можем просто сложить две емкости, чтобы сделать один расчет энергии:

Отчет Ошибка

Конденсатор подключен к аккумулятору. Когда конденсатор полностью заряжен, сколько энергии запасается?

Возможные ответы:

Ни один из других ответов не правильный

Правильный ответ:

Пояснение:

Чтобы найти количество энергии, хранящейся в конденсаторе, мы используем уравнение

.

Нам известны емкость () и напряжение (), поэтому воспользуемся третьим уравнением.

Сообщить об ошибке

У вас есть 4 конденсатора, , , , и , , расположенные, как показано на схеме ниже.

Их емкости следующие:

Если к цепи подключена батарея на 6 В, какая общая энергия сохраняется в конденсаторах?

Возможные ответы:

Правильный ответ:

Объяснение:

Уравнение для энергии, запасенной в конденсаторе, выглядит так:

При добавлении конденсаторов помните, как добавлять последовательно и параллельно.

Конденсаторы  и  соединены последовательно,  и  соединены параллельно, и  и  соединены параллельно.

Теперь, когда у нас есть уравнение полной емкости, мы можем найти уравнение полной емкости.

Суммарная накопленная энергия составляет 121,5 Дж.

Сообщить об ошибке

Если , и , сколько энергии хранится в ?

Возможные ответы:

Правильный ответ:

Объяснение:

В этой цепи источник напряжения,  и , и  параллельны, то есть имеют одинаковое напряжение.

Чтобы найти энергию, мы можем использовать формулу

, где это энергия, это емкость и это падение напряжения на этом конденсаторе.

Чтобы использовать формулу, нам нужно напряжение на .

Еще одна подсказка, которую мы можем использовать, заключается в том, что  и  имеют одинаковый заряд, поскольку они соединены последовательно. Сначала найдем эквивалентную емкость:

Теперь мы можем использовать формулу

для расчета заряда конденсатора.

Теперь, когда мы знаем, что в обоих конденсаторах имеется заряд , мы можем снова использовать формулу, чтобы найти напряжение только в .

Наконец, мы подставляем это в первое уравнение для расчета энергии.

Сообщить об ошибке

Представьте конденсатор с величиной заряда Q на каждой пластине. Этот конденсатор имеет площадь A, разделительное расстояние D и не подключен к батарее. Если какое-то внешнее воздействие разорвет конденсатор так, что D удвоится, увеличится, уменьшится или останется неизменной внутренняя энергия U, хранящаяся в конденсаторе?

Возможные ответы:

Остается постоянной

Увеличивается

Уменьшается

Мы должны знать диэлектрическую проницаемость

Правильный ответ:

Увеличивается

Объяснение:

Необходимые уравнения:

Из первого уравнения видно, что при удвоении D C уменьшится вдвое (поскольку  и  постоянны). Из третьего уравнения мы исходим из того, что при уменьшении C вдвое потенциальная энергия U удвоится.

Сообщить об ошибке

Представьте конденсатор с величиной заряда Q на каждой пластине. Этот конденсатор имеет площадь A, разделительное расстояние D и подключен к батарее с напряжением V. Если какое-то внешнее воздействие разъединит конденсатор, так что D удвоится, внутренняя энергия U, хранящаяся в конденсаторе, увеличится, уменьшится или останется на прежнем уровне? такой же?

Возможные ответы:

Увеличивается ровно в 2 раза

Остается постоянным

Уменьшается

Увеличивается

Правильный ответ: 9001 0 5

5 Уменьшается 49 Объяснение:

Соответствующие уравнения:

В этой задаче мы должны отметить, что напряжение V поддерживается батареей постоянным. Глядя на второе уравнение, если C изменяется (за счет изменения D), то Q должен измениться, когда V поддерживается постоянным.