Сборник задач по курсу физики учебно-методическое пособие по дисциплине
Скачать 4,31 Mb.
|
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. Скачать 4,31 Mb. Поделитесь с Вашими друзьями:
|