Zadania dodatkowe

Zadania dodatkowe

64.

Kondensator składa się z dwóch płaskich, równoległych okładek oddalonych o 0,4 ⁢ mm 0,4⁢mm od siebie. Po dostarczeniu na nie ładunku 0,02 ⁢ µC 0,02⁢µC różnica potencjałów między nimi wynosi 250 ⁢ V 250⁢V.

  1. Jaka jest pojemność elektryczna kondensatora?
  2. Jaka jest powierzchnia okładek?
  3. Jaki jest ładunek zgromadzony na okładkach, jeśli różnica potencjałów wynosi 500 ⁢ V 500⁢V?
  4. Jakie jest maksymalne napięcie, które można przyłożyć do okładek, tak aby natężenie pola elektrycznego między nimi nie przekroczyło 3 ⁢ MV ∕ m 3⁢ MV ∕ m ?
65.

Kondensator płaski wypełniony powietrzem wykonano z dwóch kwadratowych okładek o boku 25 ⁢ cm 25⁢cm ustawionych w odległości 1 ⁢ mm 1⁢mm od siebie. Podłączono go do akumulatora o napięciu 50 ⁢ V 50⁢V i w pełni naładowano. Następnie odłączono akumulator i rozsunięto okładki na odległość 2 ⁢ mm 2⁢mm.

  1. Jaka jest pojemność elektryczna powstałego kondensatora?
  2. Jaki jest ładunek zgromadzony na każdej z okładek?
  3. Jakie jest natężenie pola elektrycznego między okładkami?
66.

Niech pojemność elektryczna kondensatora zmiennego będzie regulowana ręcznie w zakresie od 100 ⁢ pF 100⁢pF do 800 ⁢ pF 800⁢pF za pomocą pokrętła obracanego od 0 ° 0° do 180 ° 180°. Do kondensatora ustawionego na 180 ° 180° (co odpowiada pojemności 800 ⁢ pF 800⁢pF) przyłożono napięcie 500 ⁢ V 500⁢V. Po naładowaniu kondensator odłączono od źródła prądu, a następnie pokrętło obrócono na 0 ° 0°.

  1. Jaki jest ładunek na kondensatorze?
  2. Jakie jest napięcie końcowe na kondensatorze?
67.

Ziemia może być traktowana jako kondensator kulisty, którego okładką z ładunkiem ujemnym jest jej powierzchnia, a okładką z ładunkiem dodatnim dolna warstwa jonosfery znajdująca się na wysokości około 70 ⁢ km 70⁢km. Różnica potencjałów między nimi wynosi około 350 000 ⁢ V 350 000⁢V. Oblicz

  1. pojemność elektryczną tego kondensatora;
  2. całkowity ładunek na kondensatorze;
  3. energię zgromadzoną w kondensatorze.
68.

Kondensatory o pojemnościach 4 ⁢ µF 4⁢µF i 6 ⁢ µF 6⁢µF połączono równolegle i przyłożono do nich napięcie 600 ⁢ V 600⁢V.

  1. Oblicz ładunek i napięcie na każdym z nich;
  2. Naładowane kondensatory odłączono od źródła prądu i od siebie nawzajem. Następnie połączono je z powrotem, spinając ze sobą okładki przeciwnych znaków. Oblicz końcowe wartości ładunku i napięcia na każdym z kondensatorów.
69.

Trzy kondensatory o pojemnościach 8,4 ⁢ µF 8,4⁢µF, 8,4 ⁢ µF 8,4⁢µF i 4,2 ⁢ µF 4,2⁢µF połączono szeregowo i przyłożono do nich napięcie 36 ⁢ V 36⁢V.

  1. Jaki jest ładunek zgromadzony na okładkach kondensatora o pojemności 4,2 ⁢ µF 4,2⁢µF?
  2. Kondensatory odłączono od źródła prądu, nie rozładowując ich. Następnie połączono je równolegle, spinając okładki o jednakowych znakach ładunków. Jakie jest napięcie końcowe na każdym z kondensatorów?
70.

Kondensator płaski o pojemności elektrycznej 5 ⁢ µF 5⁢µF naładowano przy napięciu 12 ⁢ V 12⁢V, po czym odłączono akumulator. Oblicz minimalną pracę potrzebną do trzykrotnego zwiększenia odległości między okładkami kondensatora.

71.
  1. Jaka jest całkowita energia zgromadzona w polach elektrycznych kondensatorów przedstawionych na rysunku?
  2. Czy energia ta jest równa pracy wykonanej przez źródło prądu o napięciu 400 ⁢ V 400⁢V podczas ładowania kondensatorów?
Rysunek pokazuje obwód elektryczny ze źródłem prądu o napięciu 400 woltów. Do źródła prądu podłączony jest układ trzech elementów połączonych szeregowo. Pierwszym elementem, licząc od dodatniego bieguna źródła prądu, jest kondensator o pojemności 3 mikrofaradów. Drugim elementem jest układ dwóch połączonych równolegle kondensatorów o pojemnościach 6 mikrofaradów i 3 mikrofaradów. Trzecim elementem jest kondensator o pojemności 6 mikrofaradów.
72.

Trzy kondensatory o pojemnościach 8,4 ⁢ µF 8,4⁢µF, 8,4 ⁢ µF 8,4⁢µF i 4,2 ⁢ µF 4,2⁢µF połączono szeregowo i przyłożono do nich napięcie 36 ⁢ V 36⁢V.

  1. Jaka jest całkowita energia zgromadzona w układzie?
  2. Kondensatory odłączono od źródła prądu, nie rozładowując ich. Następnie połączono je równolegle, spinając okładki o jednakowych znakach ładunków. Jak zmieniła się całkowita energia zgromadzona w układzie?
73.

Kondensator o pojemności 8 ⁢ µF 8⁢µF połączono równolegle z innym kondensatorem, co dało całkowitą pojemność układu 5 ⁢ µF 5⁢µF.

  1. Jaka jest pojemność drugiego kondensatora?
  2. Dlaczego wynik wydaje się nieracjonalny?
  3. Które założenia są nieracjonalne bądź niespójne?
74.

Uruchomienie silnika ciężarówki wymaga 9,6 ⋅ 10 3 ⁢ J 9,6 ⋅ 10 3 ⁢J energii elektrycznej.

  1. Oblicz pojemność elektryczną kondensatora, który byłby w stanie zmagazynować taką energię przy napięcu 12 ⁢ V 12⁢V;
  2. Dlaczego wynik jest nieracjonalny?
  3. Które założenia są temu winne?
75.

Kondensator płaski ma okładki o powierzchni 4 ⁢ m 2 4⁢ m 2 rozdzielone warstwą nylonu o grubości 0,01 ⁢ mm 0,01⁢mm, na których zgromadził się ładunek 0,17 ⁢ C 0,17⁢C.

  1. Jakie jest przyłożone napięcie?
  2. Dlaczego otrzymany wynik jest nieracjonalny?
  3. Które założenia są nieracjonalne lub niespójne?
76.

Pewien dowcipniś podłączył do kondensatora o pojemności 80 ⁢ µF 80⁢µF napięcie 450 ⁢ V 450⁢V, po czym z zaskoczenia rzucił naładowany kondensator ofierze. Palec chwytającego poparzyło wyładowanie elektryczne z kondensatora, które przeszło przez 0,2 ⁢ g 0,2⁢g ciała. Oszacuj przyrost temperatury ciała. Czy należy domniemywać, że nie nastąpiło żadne termodynamiczne przejście fazowe?