Методическая разработка Электродинамика (стр. 6 )

Примерами конденсаторов с другой конфигурацией обкладок могут служить сферический и цилиндрический конденсаторы. Сферический конденсатор – это система из двух концентрических проводящих сфер радиусов R1 и R2. Цилиндрический конденсатор – система из двух соосных проводящих цилиндров радиусов R1 и R2 и длины L. Емкости этих конденсаторов, заполненных диэлектриком с диэлектрической проницаемостью ε, выражаются формулами:

Конденсаторы могут соединяться между собой, образуя батареи конденсаторов. При параллельном соединении конденсаторов (рис. 1.6.3) напряжения на конденсаторах одинаковы: U1 = U2 = U, а заряды равны q1 = С1U и q2 = С2U. Такую систему можно рассматривать как единый конденсатор электроемкости C, заряженный зарядом q = q1 + q2 при напряжении между обкладками равном U. Отсюда следует

Таким образом, при параллельном соединении электроемкости складываются.

Рисунок Параллельное соединение конденсаторов. C = C1 + C2.

Рисунок. Последовательное соединение конденсаторов.

При последовательном соединении (рис. 1.6.4) одинаковыми оказываются заряды обоих конденсаторов: q1 = q2 = q, а напряжения на них равны и Такую систему можно рассматривать как единый конденсатор, заряженный зарядом q при напряжении между обкладками U = U1 + U2. Следовательно,

При последовательном соединении конденсаторов складываются обратные величины емкостей.

Формулы для параллельного и последовательного соединения остаются справедливыми при любом числе конденсаторов, соединенных в батарею.

ТЕСТЫ.

Электродинамика. Закон Кулона. Напряженность электрического поля. Потенциал электрического поля.

1. Как узнать, что в данной точке пространства существует электрическое поле?

1) поместить в эту точку магнитную стрелку и посмотреть, ориентируется ли она;

2) поместить в эту точку заряд и посмотреть, действует ли на него сила электрического поля;

3) поместить в эту точку лампу накаливания и посмотреть, загорится ли она;

4) этого нельзя определить экспериментально, так как поле не действует на наши органы чувств.

2. Направление вектора напряженности электрического поля совпадает с направлением силы, действующей на:

1) незаряженный металлический шар, помещенный в электрическое поле;

2) отрицательный пробный заряд, помещенный в электрическое поле;

3) положительный пробный заряд, помещенный в электрическое поле;

4) ответа нет, так как напряженность поля – скалярная величина.

3. Сила, действующая в поле на заряд в 0,00002 Кл, равна 4 Н. Напряженность поля в этой точке:

1) 200 000 Н/Кл; 2) 0,00008 В/м; 3) 0,00008 Н/Кл; 4) 5 · 10 Кл/Н.

4. На точечный заряд q со стороны точечного заряда Q действует сила притяжения F. Заряд q увеличивают в 4 раза. Напряженность поля, создаваемого зарядом Q, в точке пространства, где расположен заряд q:

1) не изменится; 2) увеличится в 4 раза; 3) уменьшится в 4 раза; 4) зависит от расстояния между зарядами.

5. Как изменится сила кулоновского взаимодействия двух точечных электрических зарядов, если расстояние между ними увеличить в 3 раза?

1) увеличится в 3 раза; 2) уменьшится в 9 раз; 3) уменьшится в 3 раза; 4) увеличится в 9 раз.

6. Напряженность однородного электрического поля равна 100 В/м, расстояние между двумя точками, расположенными на одной силовой линии поля, равно 5 см. Разность потенциалов между этими точками равна:

1) 5 В; 2) 20 В; 3) 500 В; 4) 2000 В.

7. Модуль напряженности однородного электрического поля равен Е. Разность потенциалов между двумя точками, расположенными на одной силовой линии поля на расстоянии L, равна 10 В. Модуль разности потенциалов между точками, расположенными вдоль одной силовой линии поля на расстоянии 2L, равен:

1) 5 В; 2) 10 В; 3) 20 В; 4) 40 В.

8. Силовые линии электрического поля:

1) направлены по касательной к поверхности проводника;

2) направлены по касательной к поверхности диэлектрика;

3) направлены перпендикулярно поверхности проводника;

4) направлены перпендикулярно поверхности диэлектрика.

9. В однородном электрическом поле находятся две заряженные пластинки. При фиксированной напряженности электрического поля напряжение между пластинками при уменьшении расстояния между ними втрое:

1) увеличится в 9 раз; 2) увеличится в 3 раза; 3) не изменится; 3) уменьшится в 3 раза.

10. На большом расстоянии от заряженного шара напряженность электрического поля, созданного шаром:

1) постоянна; 2) увеличивается с расстоянием от шара; 3) уменьшается пропорционально расстоянию от шара; 4) ответы 1-3 неверны.

Электрическая емкость конденсатора.

1. Если электрический заряд каждой из обкладок конденсатора увеличить в n раз, то его электроемкость:

1) увеличится в n раз; 2) уменьшится в n раз; 3) не изменится; 4) увеличится в n² раз.

2. Как изменится электроемкость конденсатора, если электрический заряд на его обкладках уменьшить в n раз при неизменном положении пластин?

1) увеличится в n раз; 2) уменьшится в n раз; 3) не изменится; 4) увеличится в n² раз.

3. Как изменится электрическая емкость плоского конденсатора, если площадь пластин увеличить в 3 раза?

1) не изменится; 2) увеличится в 3 раза; 3) уменьшится в 3 раза; 4) среди ответов 1-3 нет правильного.

4. Электрический заряд на одной пластине конденсатора равен +2 Кл, на другой равен -2 Кл. Напряжение между пластинами равно 5000 В. Чему равна электрическая емкость конденсатора?

1) 0 Ф; 2) 0,0004 Ф; 3) 0,0008 Ф; 4) 2500 Ф.

5. Плоский конденсатор подключен к источнику постоянного тока. Как изменится заряд на пластинах конденсатора, если, не отключая конденсатор от источника, медленно раздвинуть пластины на расстояние, в 2 раза превышающее прежнее?

1) уменьшится в 2 раза; 2) увеличится в 2 раза; 3) не изменится; 4) зависит от скорости раздвижения.

6. Пять конденсаторов соединены параллельно, емкости их равны 1 пФ, 2 пФ, 3 пФ, 4 пФ, 5 пФ. Суммарная емкость составляет:

1) 5 пФ; 2) 15 пФ; 3) 120 пФ; 4) 0,44 пФ.

7. Полное напряжение при последовательном соединении конденсаторов:

1) меньше наименьшего напряжения на отдельных конденсаторах; 2) одинаково на всех конденсаторах; 3) не зависит от емкости конденсаторов; 4) равно сумме напряжений на конденсаторах.

8. Емкость после включения двух конденсаторов последовательно составила 2,22 мкФ. Емкость одного конденсатора 5 мкФ, емкость второго:

1) 7,22 мкФ; 2) 11,1 мкФ; 3) 2,78 мкФ; 4) 4 мкФ.

9. Емкость одного конденсатора в тысячу раз больше другого. При последовательном включении суммарная емкость будет:

1) примерно равной емкости меньшего конденсатора;

2) примерно равной емкости большего конденсатора;

3) примерно равной половине емкости большего конденсатора;

4) значительно выше емкости обоих конденсаторов.

10. Емкость системы из пяти конденсаторов по 1 мкФ практически не изменилась после подключения конденсатора в 1 пкФ. Первоначально конденсаторы были подключены:

1) последовательно; 2) параллельно; 3) в обоих случаях изменение емкости незначительно; 4) в любом случае емкость должна значительно поменяться.

ВОПРОСЫ.

1. Заполните таблицу.

Величина, закон	Определение величины, формулировка закона	Расчетные формулы
Электрический заряд
Закон сохранения электрического заряда
Закон Кулона
Напряженность
Работа электрического поля
Потенциал
Напряжение
Электроемкость
Энергия электрического поля

Электростатика