Естественные науки
чему равна энергия перешедшая во внутреннюю при соединении конденсаторов электроэмкостью 2мкф и 0.5мкф заряженных да нап
при соединении конденсаторов электроэмкостью 2мкф и 0.5мкф заряженных да напряжений 100в и 50в соответственно одноименно заряженными обкладками?
Поскольку конденсаторы соединены "одноименно заряженными обкладками", они соединены параллельно. Для расчета суммарной энергии двух конденсаторов до и после соединения в школе изображают оба эти состояния в координатах потенциал-заряд. Ясно, что суммарная энергия после соединения станет меньше, даже несмотря на то, что сопротивление проводников, соединяющих конденсаторы, равно нулю — по закону Джоуля-Ленца ток, стремящийся к бесконечности, входит в квадрате, почему его произведение на нулевое сопротивление не даст ноль.
Теперь конкретно (формулы для проверки можно подставить прямо в Excel после знака "="):
1. Считаем энергию до соединения (2E-6 * 100^2 + 5E-7 * 50^2)/2 = 0,010625 Дж) .
2. Считаем энергию после соединения, учитывая новую общую емкость (2E-6 + 5E-7 = 2,5E-6 Ф = 2,5 мкФ) и новое общее напряжение, находимое из условия равенства перетекших зарядов –dQ1 = dQ2 (знак минус учитывает тот факт, что для одного кондесатора это ток разряда, а для другого — ток заряда, т. е уходит из одного, перетекая в другой) .
Рассчитаем это новое напряжение, решив систему уравнений:
(1) U + dU1 = U2 +dU2 (изменившееся первое напряжение должно сравняться с изменившимся вторым)
(2) –C1 * dU1 = C2 * dU2 (это конкретный вид равенства –dQ1 = dQ2)
Решаем систему:
dU1/dU2 = – C2/C1; отсюда dU2 = – dU1 * (C1/C2); в нашем случае это –4 * dU1;
подставляем полученное dU2 в (1):
U1 + dU1 = U2 – dU1 * (C1/C2); приводим подобные и выделяем dU1:
dU1 = (U2 – U1)/(1 + C1/C2); в нашем случае это –50/(1 + 4) = –10 В.
В итоге: новое U1н = 100 + (–10) = 90 В и новое U2н = 50 + (–4 * –10) = 90 В, т. е. такое же, как и следовало ожидать.
Ищем новую энергию системы:
(2,5E-6 * 90^2)/2 = 0,010125 Дж
Таким образом, внутренняя энергия упала с 0,010625 Дж до 0,010125. Изменение равно 0,0005 Дж = 500 мкДж. Эта энергия пошла на диссипацию (рассеяние) и выделилась в виде тепла.
Ответ: перешедшая во внутреннюю энергия равна 10,125 мДж.
Теперь конкретно (формулы для проверки можно подставить прямо в Excel после знака "="):
1. Считаем энергию до соединения (2E-6 * 100^2 + 5E-7 * 50^2)/2 = 0,010625 Дж) .
2. Считаем энергию после соединения, учитывая новую общую емкость (2E-6 + 5E-7 = 2,5E-6 Ф = 2,5 мкФ) и новое общее напряжение, находимое из условия равенства перетекших зарядов –dQ1 = dQ2 (знак минус учитывает тот факт, что для одного кондесатора это ток разряда, а для другого — ток заряда, т. е уходит из одного, перетекая в другой) .
Рассчитаем это новое напряжение, решив систему уравнений:
(1) U + dU1 = U2 +dU2 (изменившееся первое напряжение должно сравняться с изменившимся вторым)
(2) –C1 * dU1 = C2 * dU2 (это конкретный вид равенства –dQ1 = dQ2)
Решаем систему:
dU1/dU2 = – C2/C1; отсюда dU2 = – dU1 * (C1/C2); в нашем случае это –4 * dU1;
подставляем полученное dU2 в (1):
U1 + dU1 = U2 – dU1 * (C1/C2); приводим подобные и выделяем dU1:
dU1 = (U2 – U1)/(1 + C1/C2); в нашем случае это –50/(1 + 4) = –10 В.
В итоге: новое U1н = 100 + (–10) = 90 В и новое U2н = 50 + (–4 * –10) = 90 В, т. е. такое же, как и следовало ожидать.
Ищем новую энергию системы:
(2,5E-6 * 90^2)/2 = 0,010125 Дж
Таким образом, внутренняя энергия упала с 0,010625 Дж до 0,010125. Изменение равно 0,0005 Дж = 500 мкДж. Эта энергия пошла на диссипацию (рассеяние) и выделилась в виде тепла.
Ответ: перешедшая во внутреннюю энергия равна 10,125 мДж.
Применяем закон сохранения заряда: суммарный заряд конденсаторов НЕ МОЖЕТ измениться. После соединения должно установиться одинаковое напряжение, обозначу его V и запишу условие равенства суммарного заряда:
C1*U1 + C2*U2 = (C1+C2)*V - отсюда легко найти V.
При соединении конденсаторов их суммарная энергия уменьшается! Убыль энергии и перейдет во внгутреннюю энергию:
Q = C1U1^2/2 + C2U2^2/2 - (C1+C2)V^2/2
Желаю успеха!
C1*U1 + C2*U2 = (C1+C2)*V - отсюда легко найти V.
При соединении конденсаторов их суммарная энергия уменьшается! Убыль энергии и перейдет во внгутреннюю энергию:
Q = C1U1^2/2 + C2U2^2/2 - (C1+C2)V^2/2
Желаю успеха!
Кадыров Вячеслав
но как найти V ?
Кадыров Вячеслав
ой извините за тупость)) все понял)
W=C*U^2/2 - электрическая энергия конденсаторов
при последовательном соединении есть формула С=С1*С2/(C1+C2)
А НАПРЯЖЕНИЕ СКЛАДЫВАЕТСЯ U=U1+U2
подставляешь в формулу вот и всё
при последовательном соединении есть формула С=С1*С2/(C1+C2)
А НАПРЯЖЕНИЕ СКЛАДЫВАЕТСЯ U=U1+U2
подставляешь в формулу вот и всё
Александр Ялынычев
Ужас! НИКОГДА не решай ТАК задачи с конденсаторами! Это - ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ соединение! И напряжение ВЫРАВНИВАЕТСЯ.
Вероника Чепурнова
где написано, что параллельное соединение
где?
покажи
имей ввиду, что конденсаторы могут соединятся последовательно и параллельно
а тут не указан тип соединение
где?
покажи
имей ввиду, что конденсаторы могут соединятся последовательно и параллельно
а тут не указан тип соединение
Вероника Чепурнова
просто написано при соединении?
значит надо рассматривать два случая
я написал только один случай
поработай и напиши для параллельного соединение
значит надо рассматривать два случая
я написал только один случай
поработай и напиши для параллельного соединение
ААА Все мы школьники ((
Похожие вопросы
- Вопрос о последовательном соединение конденсаторов с точки зрения электростатики
- если сжатую пружину отпустить. то она ударившись о препятствие нагреет его. Потенциальная энергия перешла в тепло (Вн?)
- Помогите разобраться с соединением конденсаторов.
- задача по физике, соединение конденсаторов
- Когда вселенная остынет, в какую энергию перейдет тепловая энергия звезд? Ведь закон сохранения энергии никто не отменял
- как именно потенциальная энергия оказывается на другом конце обкладки конденсатора (вопрос средней срочности)
- Почему говорят "Внутреннюю энергию тела нельзя измерить напрямую. Можно определить только изменение внутренней энергии"
- Возможно ли за конечный срок разрядить (уже заряженный) или зарядить конденсатор с бесконечно удалёнными обкладками?
- Вопрос к физикам: как давление влияет на внутреннюю энергию паров воды в воздухе?
- Какой емкости должен быть конденсатор, чтобы сила тока при коротком замыкании при 220 v была равна силе тока в розетке?