Сборник задач по курсу физики учебно-методическое пособие по дисциплине



страница12/43
Дата14.06.2022
Размер4,31 Mb.
#186004
ТипСборник задач
1   ...   8   9   10   11   12   13   14   15   ...   43
Связанные:
физика

Пример 2. Конденсатор емкостью C1 = 3 мкФ был заряжен до разности потенциалов U1 = 40 В. После отключения от источника тока его соединили параллельно с другим незаряженным конденсатором емкостью C2 = 5 мкФ. Какая энергия W израсходуется на образование искры в момент присоединения второго конденсатора?
Решение. Энергия, израсходованная на образование искры, равна


W = W1 - W2, (1)
где W1 - энергия, которой обладал первый конден-сатор до присоединения к нему второго конден-сатора;
W2 - энергия, которую имеет батарея, состав-ленная из двух конденсаторов.
Энергия заряженного конденсатора определяется по формуле
, (2)

где C - емкость конденсатора;


U - разность потенциалов между его обкладками.
Выразив в уравнении (1) энергии W1 и W2 по формуле (2) и приняв во внимание, что общая емкость параллельно соединенных конденсаторов равна сумме емкостей отдельных конденсаторов, получим
, (3)

где U2 - разность потенциалов на зажимах батареи конденсаторов.


Учитывая, что общий заряд q после подключения второго конденсатора остался прежним, выразим разность потенциалов U2 следующим образом:


. (4)

Подставив выражение (4) в формулу (3), найдем




.
Произведем вычисления:


1,510-3 Дж.
2.5. Постоянный ток


Пример 1. Потенциометр с сопротивлением Rп = 100 Ом подключен к батарее, ЭДС которой = 150 В, а внут-реннее сопротивление r = 50 Ом, как показано на рис. 8.
Определить:
1) показание вольтметра, соединенного с одной из клемм потенциометра В и подвижным контактом А, установленным посередине потенциометра, если сопротивление вольтметра равно RV = 500 Ом;
2) разность потенциалов между теми же точками потенциометра при отключении вольтметра.

Решение. Показание вольтметра, подключенного к точкам А и В (рис. 8), или разность потенциалов U1 между точками А и В, определяем по формуле


U1 = I1R1, (1)

где R1 - сопротивление параллельно соединенных вольтметра и половины потенциометра;


I1 - суммарная сила тока в ветвях этого соединения (она равна силе тока в неразветвленной части цепи).
Силу тока I1 найдем по закону Ома для полной цепи:
, (2)

где R - сопротивление внешней цепи. Оно является суммой двух сопротивлений:




. (3)

Перепишем формулу (2) с учетом выражения (3):




(4)

Сопротивление R1 найдем по формуле параллельного соединения проводников




,
откуда
. (5)

Произведем промежуточные вычисления по формулам (5),(4) и (1):




45,5 Ом,


1,03 А,


U1 = 1,0345,5 = 46,9 В.

Разность потенциалов между точками А и B при отключенном вольтметре равна произведению силы тока I2 на половину сопротивления потенциометра:




(6)

Силу тока в цепи при отключенном вольтметре определяем по формуле


(7)

Подставив выражение (7) в формулу (6), найдем разность потенциалов U2:



После вычислений получим




50 В.




Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   8   9   10   11   12   13   14   15   ...   43




База данных защищена авторским правом ©psihdocs.ru 2022
обратиться к администрации

    Главная страница