Электроемкость. Энергия электрического поля
3.46. К пластинам плоского воздушного конденсатора приложена разность потенциалов Δφ1 = 500 В. Площадь пластин S = 200 см2, расстояние между ними d = 1,50 мм. После отключения конденсатора от источника напряжения в пространство между пластинами внесли парафин. Определите разность потенциалов Δφ2 между пластинами после внесения диэлектрика. Определите также емкости конденсатора С1 и С2 до и после внесения диэлектрика.
3.47. К пластинам плоского воздушного конденсатора приложена разность потенциалов Δφ1 = 500 В. Площадь пластин S = 200 см2, расстояние между ними d = 1,50 мм. Конденсатор не отключается от источника напряжения. В пространство между его пластинами внесли парафин. Определите разность потенциалов Δφ2 между пластинами после внесения диэлектрика. Определите также емкости конденсатора С1 и С2 до и после внесения диэлектрика.
3.48. В плоский конденсатор вдвинули плитку парафина толщиной d = 1,00 см, которая вплотную прилегает к его пластинам. Насколько нужно увеличить расстояние между пластинами, чтобы получить прежнюю электроемкость?
3.49. К воздушному конденсатору, заряженному до разности потенциалов Δφ = 600 В и отключенному от источника напряжения, присоединили параллельно второй незаряженный конденсатор таких же размеров и формы, но с диэлектриком (фарфор). Определите диэлектрическую проницаемость ε фарфора, если после присоединения второго конденсатора разность потенциалов уменьшилась до Δφ1 = 100 В.
3.50. Два конденсатора электроемкостями С1 = 3,00 мкФ и С2 = 6,00 мкФ соединены между собой и присоединены к батарее с ЭДС равным 120 В. Определите заряды q1 и q2 конденсаторов и разности потенциалов Δφ1 и Δφ2 между их обкладками, если конденсаторы соединены: 1) параллельно; 2) последовательно.
3.51. Конденсатор электроемкостью С1 = 0,600 мкФ был заряжен до разности потенциалов Δφ1 = 300 В и соединен со вторым конденсатором электроемкостью С2 = 0,400 мкФ, заряженным до разности потенциалов Δφ2 = 150 В. Найдите заряд Δq, перетекший с пластин первого конденсатора на второй.
3.52. Конденсаторы соединены так, как это показано на рис. 37. Электроемкости конденсаторов: С1 = 20,0 мкФ, С2 = 10,0 мкФ, С3 = 30,0 мкФ, С4 = 40,0 мкФ. Определите электроемкость С батареи конденсаторов.
Рис. 37 Рис. 38
3.53. Конденсаторы электроемкостями С1 = 20,0 мкФ, С2 = 60,0 мкФ, С3 = 30,0 мкФ, С4 = 50,0 мкФ соединены так, как это показано на рис. 38. Разность потенциалов между точками А и В равна ΔφAB = 320 В. Определите разность потенциалов Δφ и заряд q на пластинах каждого конденсатора.
3.54. Конденсаторы электроемкостями С1 = 10,0 нФ, С2 = 40,0 нФ, С3 = 20,0 нФ и С4 = 30,0 нФ соединены так, как это показано на рис. 38. Определите электроемкость С соединения конденсаторов.
3.55. Конденсаторы электроемкостями С1 = 2,00 мкФ, С2 = 2,00 мкФ, С3 = 3,00 мкФ и С4 = 1,00 мкФ соединены так, как это показано на рис. 39. Разность потенциалов на обкладках четвертого конденсатора Δφ4 = 100 В. Найдите заряды и разности потенциалов на обкладках каждого конденсатора, а также общий заряд и разность потенциалов батареи конденсаторов.
Рис. 39 Рис. 40
3.56. Определите электроемкость С схемы, представленной на рис. 40, где С1 = 1,00 пФ, С2 = С3 = 2,00 пФ, С4 = 4,00 пФ и С5 = 3,00 пФ.
3.57. Пять различных конденсаторов соединены согласно схеме, представленной на рис. 40. Определите электроемкость С4, при которой электроемкость всего соединения не зависит от величины электроемкости С5. Принять С1 = 8,00 пФ, С2 = 12,0 пФ, С3 = 6,00 пФ.
3.58. В однородное электростатическое поле напряженностью Е0 = 700 В/м перпендикулярно полю поместили стеклянную пластинку толщиной d = 1,50 мм и площадью S = 200 см2. Определите: 1) поверхностную плотность σсв связанных зарядов на стекле; 2) энергию WE электростатического поля, сосредоточенную в пластине.
3.59. Плоский воздушный конденсатор емкостью С = 10,0 пФ заряжен до разности потенциалов Δφ1 = 500 В. После отключения конденсатора от источника напряжения расстояние между пластинами конденсатора было увеличено в 3 раза. Определите: 1) разность потенциалов Δφ2 на обкладках конденсатора после их раздвижения; 2) работуА внешних сил по раздвижению пластин.
3.60. К пластинам плоского воздушного конденсатора приложена разность потенциалов Δφ1 = 500 В. Площадь пластин S = 200 см2, расстояние между ними d1 = 1,50 мм. Пластины раздвинули до расстояния d2 = 15,0 мм. Найдите энергию W1 и W2 конденсатора до и после раздвижения пластин, если источник напряжения перед раздвижением: 1) отключался; 2) не отключался.