Способы соединения конденсаторов задачи

Задачи на соединение конденсаторов

Обновлено: 16 Октября 2021

Задания по электротехнике успешно даются только тем, кто может досконально разобраться в теме, нарисовать схему электроцепи и объяснить, каким образом в ней происходит взаимодействие между элементами. Ошибочно думать, что это очень сложный раздел физики, с которым под силу разобраться только электромеханикам. При желании эта тема доступна каждому среднестатистическому человеку. Давайте с ней разберемся!

Задания по электротехнике на тему «Конденсаторы»

Прежде чем приступать непосредственно к задачам, вспомним теорию.

Конденсатор — это два электрических проводника, разделенных между собой тонким слоем диэлектрика.

Проводники соединяют между собой с целью получить батареи. Существует 3 способа подключения конденсаторов:

• параллельное;
• последовательное;
• комбинированное.

Последовательным соединением называется подключение двух или более конденсаторов в цепь так, что каждый отдельный проводник соединен с другим только в одной точке.

Параллельным называется такое соединение конденсаторов, при котором все они подключены между одной и той же парой точек.

Комбинированное — это вид соединения, в котором часть проводников подключены параллельно, а часть — последовательно.

Знание каких формул и законов потребуется для решения

В зависимости от того, какой вид подключения проводников используется, по-разному будут определяться ключевые характеристики конденсаторов: емкость, заряд, напряжение.

Для решения заданий по данной теме в большинстве случаев понадобятся следующие формулы:

Предлагаем рассмотреть примеры решения типовых задач по данной теме со всеми необходимыми пояснениями, чтобы окончательно усвоить, как правильно разбирать такие задания.

Решение задач на параллельное соединение

Задача

Три проводника соединены между собой параллельно. Емкость первого равна 100 микрофарад, второго — 200 микрофарад, третьего — 500 микрофарад. Найдите общую емкость конденсаторов.

Решение

1. Запишем известные вводные: C₁=100 мкФ, C₂=200 мкФ, C₃=500 мкФ, C=?
2. Так как соединение в цепи параллельное, общая емкость будет определяться по формуле: C=C₁+C₂+C₃
3. Подставляем числовые значения в формулу и получаем ответ: 800 мкФ.

Решение задач на последовательное соединение

Задача

Батарея состоит из двух конденсаторов, соединенных последовательно. Емкость первого — 4 мкФ, второго — 6 мкФ. Батарея заряжена до напряжения 220 Вольт. Определите емкость и заряд батареи.

Решение

1. Запишем известные нам данные из условий задачи: C₁=4 мкФ, C₂=6 мкФ, U=220 В, C=? q=?
2. Так как конденсаторы соединены последовательно, емкость батареи будет определяться по формуле: \(\frac1c=\frac1+\frac1\)
3. Общий заряд батареи будет равен заряду первого и заряду второго проводника, т.е. q=q₁=q₂
4. Ищем значение емкости батареи по указанной выше формуле, получаем значение, равное 2,4 мкФ.
5. Заряд батареи можно вычислить по формуле: \(q=C\times U\)
6. Подставляем числовые значения в формулу и получаем ответ: 528 мкКл.

Решение задач на смешанное соединение

Предлагаем рассмотреть более сложное задание, правильный ответ на которое включает в себя сразу четыре варианта решения:

Остались вопросы? Физика по-прежнему кажется сложным для понимания предметом? Вы не понимаете разницу между постоянным и переменным током? Не знаете откуда берется энергия? Обращайтесь за помощью в решении задач и подготовке докладов к специалистам нашего образовательного сервиса ФениксХелп. Для нас нет нелюбимых предметов и сложных тем!

Источник

Практическая работа №2 последовательное и параллельное соединение конденсаторов

Цель работы: изучить особенности последовательного и параллельного соединения

Подготовка к работе:

При последовательном соединении конденсаторов:

1. Заряды, независимо от емкости равны:

, Кл

2. Общее напряжение:

, В

3. Напряжение на каждом конденсаторе:

; ;

4. Эквивалентная емкость находится из формулы

5. Энергия заряженного конденсатора:

, Дж

При параллельном соединении конденсаторов

, Кл

На всех конденсаторах – одно напряжение:

, В

Напряжение на каждом конденсаторе:

; ;

5. Энергия заряженного конденсатора:

Ход выполнения работы:

Начертить схему и переписать условие задачи.

Выписать из таблицы 1 то, что дано и то, что следует определить.

Решение необходимо выполнять по действиям с нумерацией и краткими пояснениями.

Источник

Решение задач по теме Конденсаторы. Последовательное и парлалельное конденсаторов

Описание презентации по отдельным слайдам:

Решение задач по теме «Конденсаторы. Соединение конденсаторов.» Д\З Упр 17 1-4

Цель: познакомить с основными методами решения задач соединение конденсаторов№

Проверка домашнего задания запиши формулу Формула потенциала Формула напряженности Формула потенциала точечного заряда Формула напряженности электрического поля Электроемкость Формула электроёмкости плоского конденсатора Формула емкости при последовательном и параллельном соединении конденсаторов

Уровень А . Простые соединения Дано: C1=100 МкФ C2=200 МкФ C3=500 МкФ __________ С-? СИ: 1*10-4 Ф 2*10-4Ф 5*10-4Ф Решение: Это последовательное соединение

Уровень А . Простые соединения Дано: C1=100 МкФ C2=200 МкФ C3=500 МкФ __________ С-? СИ: 1*10-4 Ф 2*10-4Ф 5*10-4Ф Решение: Это параллельное соединение

Уровень Б . Составные соединения Дано: C1=100 МкФ C2=200 МкФ C3=500 МкФ __________ С-? СИ: 1*10-4 Ф 2*10-4Ф 5*10-4Ф Решение: Разобьём схему на два соединения а)параллельное соединение С2 иС3 б)последовательное соединение С23 и С1

Уровень Б . Составные соединения Дано: C1=100 МкФ C2=200 МкФ C3=500 МкФ __________ С-? СИ: 1*10-4 Ф 2*10-4Ф 5*10-4Ф Решение: Используя схему решения определите емкость цепи Нарисуйте оставшуюся аналогичную схему определите емкость цепи

Уровень Б . Составные соединения Дано: C1=100 МкФ C2=200 МкФ C3=500 МкФ __________ С-? СИ: 1*10-4 Ф 2*10-4Ф 5*10-4Ф Решение: Разобьём схему на два соединения а) последовательное соединение С2 и С1 б) параллельное соединение С12 и С3

Уровень Б . Составные соединения Дано: C1=100 МкФ C2=200 МкФ C3=500 МкФ __________ С-? СИ: 1*10-4 Ф 2*10-4Ф 5*10-4Ф Решение: Используя схему решения определите емкость цепи Нарисуйте оставшуюся аналогичную схему определите емкость цепи

Изобразите оставшиеся схемы и определите их общую ёмкость

Решение задач 1. Два заряженных металлических шара приводятся в соприкосновение. Чему будет равен заряд каждого шара после соприкосновения если С1=6мкФ, С2=3мкФ , а потенциалы равны 200 В, и 150 В 2. Два конденсатора емкости 2 и 1 мкФ соединены последовательно и присоединены к полюсам батареи с напряжением 120 В. Каково напряжение между обкладками первого и между обкладками второго конденсатора? 3. Какой заряд нужно сообщить батарее из двух лейденских банок емкости 0,0005 и 0,001 мкФ, соединенных параллельно, чтобы зарядить ее до напряжения 10 кВ? 4. Конденсатор, заряженный до напряжения 100 В, соединяется с конденсатором такой же емкости, но заряженным до 200 В, параллельно (т. е. положительная обкладка – с положительной, отрицательная – с отрицательной). Какое установится напряжение между обкладками? 5. Четыре одинаковых конденсатора соединены в одном случае параллельно, в другом – последовательно. В каком случае емкость этой группы конденсаторов больше и во сколько раз?

Источник

Задачи на конденсаторы и электроемкость с решениями

• 12 января 2021 г.
• 9 минут
• 62 980

Конденсатор – деталька, без которой не обойдется работа ни одного электронного прибора. Но прежде чем разбираться с основами электроники, нужно научиться решать физические задачи на конденсатор и электроемкость. Именно этим мы и займемся в сегодняшней статье, посвященной подробному разбору решений задач.

Подписывайтесь на наш телеграм: теперь помимо полезных и интересных материалов там можно найти скидки и акции на любые работы.

Задачи на конденсаторы и электроемкость с решением

Если вы не знаете, как решать задачи с конденсаторами, сначала посмотрите теорию и вспомните про памятку по решению задач по физике и полезные формулы.

Задача №1 на электроемкость батареи конденсаторов

Условие

Плоский конденсатор емкостью 16 мкФ разрезают на 4 равные части вдоль плоскостей, перпендикулярных обкладкам. Полученные конденсаторы соединяют последовательно. Чему равна емкость батaреи конденсаторов?

Решение

Из условия следует, что площадь получившихся конденсаторов в 4 раза меньше, чем у исходного. Зная это, можно найти емкость каждого полученного конденсатора:

Соединяя 4 таких конденсатора последовательно, получаем:

Ответ: 1 мкФ.

Задача №2 на энергию плоского конденсатора

Условие

Плоский конденсатор заполнили диэлектриком с диэлектрической проницаемостью, равной 2. Энергия конденсатора без диэлектрика равна 20 мкДж. Чему равна энергия конденсатора после заполнения диэлектриком? Считать, что источник питания отключен от конденсатора.

Решение

Энергия конденсатора до заполнения диэлектриком равна:

После заполнения емкость конденсатора изменится:

Энергия конденсатора после заполнения:

Ответ: 40 мкФ.

Задача №3 на последовательное и параллельное соединение конденсаторов

Условие

На рисунке изображена батарея конденсаторов. Каждый конденсатор имеет емкость 1 мкФ. Найдите емкость батареи.

Решение

Как видим, часть конденсаторов соединена параллельно, а часть последовательно. Это типичный пример смешанного соединения конденсаторов. Алгоритм решения задач при смешанном соединении конденсаторов сводится к тому, чтобы упростить схему и свести все только к параллельному или последовательному соединению.

Конденсаторы 3 и 4 соединены параллельно. Складывая их емкость, получаем в итоге последовательное соединение четырех конденсаторов: 1, 2, 5 и 3-4. Для параллельного соединения:

Для последовательного соединения:

Ответ: 0,285 мкФ.

Задача №4 на пролет частицы в конденсаторе

Заряд конденсатора равен 0,3 нКл, а емкость – 10 пФ. Какую скорость приобретет электрон, пролетая в конденсаторе от одной пластины к другой. Начальная скорость электрона равна нулю.

Решение

По закону сохранения энергии, разность кинетических энергий электрона в начале и в конце пути будет равна работе поля по его перемещению. По условию, начальная кинетическая энергия электрона равна 0. Запишем:

С учетом этого, получим:

Ответ: 10^7 м/с.

Задача №5 на вычисление энергии электрического поля конденсатора

Условие

Конденсатор подключен к источнику постоянного напряжения U=1 кВ. Емкость конденсатора равна 5 пФ. Как изменяться заряд на обкладках конденсатора и его энергия, если расстояние между обкладками уменьшить в три раза.

Решение

Заряд конденсатора равен:

Изменение заряда будет равно:

Ответ: 5 мкДж.

Вопросы на тему «Конденсатор и электроемкость»

Вопрос 1. Что такое конденсатор?

Ответ. Конденсатор – устройство, имеющее два полюса и предназначенное для накопления электрического заряда.

Простейший тип конденсатора – плоский воздушный конденсатор. Он состоит из двух пластин (обкладок), имеющих разные заряды и разделенных воздухом. В зависимости от диэлектрика, разделяющего обкладки, разделяют:

• воздушные конденсаторы;
• бумажные конденсаторы;
• слюдяные и другие конденсаторы.

Основная роль конденсатора в электронных приборах – накапливать заряд, а потом передавать его дальше в цепь.

Вопрос 2. Что такое электроемкость?

Ответ. Электроемкость – скалярная физическая величина, характеризующая способность накапливать электрический заряд. В системе СИ измеряется в Фарадах.

Вопрос 3. Какие есть способы соединения конденсаторов?

Ответ. Конденсаторы можно соединить последовательно и параллельно.

При параллельном соединении емкость цепи равна сумме емкостей отдельных конденсаторов.

При последовательном соединении величина, обратная общей емкости, равна сумме обратных емкостей каждого конденсатора.

Вопрос 4. Что такое колебательный контур?

Ответ. Это простейшая электрическая цепь, состоящая из конденсатора, катушки индуктивности и источника тока. В колебательном контуре происходят свободные электромагнитные колебания: энергия конденсатора переходит в энергию катушки, и наоборот.

Вопрос 5. Что происходит при отключении источника питания, к которому подключен конденсатор в цепи?

Ответ. В этот момент конденсатор начинает разряжаться, отдавая накопленный заряд другим элементам цепи.

Мы не понасылшке знаем, что от сложных задач на конденсаторы мозги буквально плавятся. Если ваш мозг устал от постоянного решения задач по физике и других заданий, обращайтесь в профессиональный образовательный сервис за консультацией и поддержкой в любое время. У нас есть решение для ваших проблем с учебой!

Иван Колобков, известный также как Джони. Маркетолог, аналитик и копирайтер компании Zaochnik. Подающий надежды молодой писатель. Питает любовь к физике, раритетным вещам и творчеству Ч. Буковски.

Источник