Тема . Электродинамика. Конденсатор и пластины

.03 Проводники и диэлектрики в электрическом поле. Конденсатор с диэлектриками

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела электродинамика. конденсатор и пластины
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#50052

В воздушный конденсатор ёмкости C0  вставлена пластина с диэлектрической проницаемостью 𝜀  . Диэлектрик заполняет весь объём конденсатора. Конденсатор подключён к батарее с ЭДС ℰ     через резистор R  (рис.). Пластину быстро вынимают из конденсатора, так что его начальный заряд не успевает измениться. После этого начинается процесс перезарядки конденсатора. Найдите:
1) механическую работу, совершаемую внешней силой против сил электрического поля при извлечении пластины из конденсатора;
2) изменение электрической энергии конденсатора в процессе перезарядки;
3) работу батареи;
4) количество теплоты, выделившееся на резисторе R  .

(Всеросс., 1998, финал, 10)

PIC

Показать ответ и решение

1. При удалении диэлектрика из конденсатора его энергия изменяется на

                 (C0𝜀ℰ)2   (C0𝜀ℰ-)2  C0-𝜀ℰ-2
ΔW1 = W1  − W0 =   2C0  −   2𝜀C0  =    2  (𝜀− 1).

Работа батареи A бат = 0  , так как Δq = 0  . Из закона сохранения энергии механическая работа, совершаемая внешней силой

A мех = ΔW1.

2. В процессе перезарядки конденсатора заряд изменяется на

Δq = − C0ℰ (𝜀− 1),

а его энергия на

ΔW   = W  − W  =  (C0-ℰ)2− (C0𝜀ℰ-)2 = − C0ℰ2(𝜀2 − 1).
    2    2    1    2C0      2C0        2

3. Работа батареи в процессе перезарядки равна

                  2
A бат = Δqℰ = − C0ℰ (𝜀− 1).

4. Из закона сохранения энергии находим количество теплоты, выделившееся на резисторе:

                 C0ℰ-2     2
Q = Aбат − ΔW2 =   2  (𝜀 − 1)
Ответ:

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!