Для школьников.
Задача
Воздушный конденсатор ёмкостью 3 мкФ заряжен до напряжения 300 В. Другой воздушный конденсатор ёмкостью 2 мкФ заряжен до напряжения 200 В. Найти:
1) Какая разность потенциалов установится между обкладками конденсаторов при их соединении одноимёнными полюсами?
2) Какая разность потенциалов установится между обкладками конденсаторов при их соединении разноимёнными полюсами?
Решение
В условии задачи не сказано, как соединены конденсаторы между собой - последовательно или параллельно. Считаю, что конденсаторы соединены параллельно (моё мнение). Почему?
Известно, что при параллельном соединении конденсаторов, напряжение на них одинаково, а общий заряд равен сумме зарядов конденсаторов. Здесь имеем то же самое.
При замыкании попарно обкладок конденсаторов проводами, заряды по проводам будут перемещаться с обкладки на обкладку, пока их потенциалы не сравняются. Значит, между обкладками каждого конденсатора установится одинаковая разность потенциалов или конденсаторы будут иметь одинаковое напряжение, а общий заряд будет равен сумме зарядов конденсаторов.
Так как конденсаторы соединены параллельно (см."Последовательное и параллельное соединения конденсаторов"), то их общая ёмкость
При соединении конденсаторов одноимёнными полюсами между обкладками каждого конденсатора устанавливается разность потенциалов (или напряжение)
где
есть заряды конденсаторов до их соединения.
Так как
то между обкладками конденсаторов установится напряжение:
равное 260 В.
При соединении конденсаторов разноимёнными полюсами
Тогда между обкладками конденсатора установится напряжение
равное 100 В.
Ответ: 260 В; 100 В
Зададим себе ещё такой вопрос:
Какой заряд и с какого конденсатора переходит при их соединении разноимёнными полюсами?
Рассуждаем.
По данным задачи, на обкладках первого конденсатора сосредоточен больший заряд, чем на обкладках второго конденсатора. Значит, при их соединении заряд перейдёт с обкладок первого конденсатора на обкладки второго конденсатора.
Заряд первого конденсатора до соединения
равен 9 10 -4 Кл (0,0009 Кл).
При соединении обкладок проводом, по нему пойдёт заряд до тех пор, пока потенциалы обкладок не сравняются.
Установившееся напряжение
на конденсаторах равно 100 В.
Значит, на первом конденсаторе остался заряд, равный произведению его ёмкости
на установившееся напряжение
то есть равный 3 10 -4 Кл (0,0003 Кл).
Получается, что на каждую обкладку второго конденсатора перешёл заряд 6 10 -4 Кл (0,0006 Кл).
К.В. Рулёва, к. ф.-м. н., доцент. Подписывайтесь на канал. Ставьте лайки. Пишите комментарии. Спасибо.
Предыдущая запись: Во сколько раз изменится ёмкость плоского конденсатора, если одну его половину заполнить эбонитом, а вторую - фарфором?
Следующая запись: Связь между вектором напряжённости электрического поля и вектором смещения.
Ссылки на занятия до электростатики даны в Занятии 1.
Ссылки на занятия (статьи), начиная с электростатики, даны в конце Занятия 45.