Самостоятельная работа «Конденсаторы. Энергия электрического поля»

1. Емкость конденсатора – это :

1) объем между пластинами

2) суммарный объем его пластин

3) отношение суммарного заряда на пластинах к разности потенциалов между пластинами

4) отношение модуля заряда на одной из пластин к разности потенциалов между ними

2. Расстояние d между обкладками плоского воздушного конденсатора увеличили в 2 раза, а между обкладками заполнили парафином. Диэлектрическая проницаемость парафина ε = 2. Как изменилась емкость конденсатора?

1) увеличилась в 4 раза изменилась

2) уменьшилась в 4 раза
3) не изменилась
4) увеличилась в 2 раза

3. Конденсатор емкостью 0,01 Ф заряжен до напряжения 20 В. Какой энергией обладает конденсатор?

1) 0,1 Дж
2) 0,2 Дж
3) 2 Дж
4) 4 Дж

4. Если заряд на конденсаторе постоянной емкости увеличить в 2 раза, то энергия электрического поля конденсатора :

1) не изменится

2) увеличится в 2 раза
3) уменьшится в 2 раза
4) увеличится в 4 раза

5. Воздушный конденсатор емкостью С заполняют диэлектриком с диэлектрической проницаемостью ε = 2. Конденсатор какой емкости надо включить последовательно с данным, чтобы получившаяся батарея тоже имела емкость С?

1) С
2) 2С
3) 3С
4) 4С

6. Разность потенциалов между пластинами плоского конденсатора, расстояние между которыми 4 см и напряженность электрического поля между которыми 80 В/м, равна:

1) 320,0 В
2) 3,2 В
3) 20,0 В
4) 200,0 В

7. Отсоединенный от источника тока плоский воздушный конденсатор заряжен до разности потенциалов U. Если такой конденсатор заполнить диэлектриком с диэлектрической проницаемостью ε , то разность потенциалов между обкладками конденсатора станет равной:

1) ε U
2)( ε-1) U
3) U/( ε-1)
4) U/ ε

8. Плоский конденсатор подключили к источнику тока, а затем уменьшили расстояние между пластинами. Что произойдет при этом с зарядом и электроемкостью конденсатора?

Краевыми эффектами пренебречь, считая пластины конденсатора бесконечно большими. Диэлектрическую проницаемость воздуха принять равной 1.

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ ИХ ИЗМЕНЕНИЕ

А) Заряд конденсатора

Б)Электроемкость

1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится

​

1. Емкость конденсатора – это отношение суммарного заряда на пластинах к разности потенциалов между пластинами (ответ 3).

Объяснение: Емкость конденсатора определяется количеством электрического заряда, который он может накопить при заданной разности потенциалов. Чем больше заряда нужно для заданного напряжения, тем больше емкость конденсатора.

2. При увеличении расстояния между обкладками плоского воздушного конденсатора в 2 раза и заполнении пространства между обкладками парафином с диэлектрической проницаемостью ε = 2, емкость конденсатора увеличится в 2 раза (ответ 4).

Обоснование: Емкость конденсатора прямо пропорциональна диэлектрической проницаемости материала между обкладками и обратно пропорциональна расстоянию между обкладками. При увеличении диэлектрической проницаемости в 2 раза, емкость конденсатора также увеличивается в 2 раза.

3. Энергия конденсатора можно рассчитать по формуле E = (1/2) C U^2, где C - емкость конденсатора, U - напряжение на конденсаторе.
Подставив значения C = 0,01 Ф и U = 20 В в формулу, получим E = (1/2) * 0,01 * 20^2 = 0,1 Дж (ответ 1).

Обоснование: Формула для расчета энергии конденсатора связывает емкость и напряжение на нем. Подставив известные значения, можно найти энергию.

4. Если заряд на конденсаторе постоянной емкости увеличить в 2 раза, то энергия электрического поля конденсатора увеличится в 4 раза (ответ 4).

Обоснование: Энергия электрического поля конденсатора прямо пропорциональна квадрату заряда. Увеличивая заряд в 2 раза, мы получаем энергию электрического поля в 4 раза.

5. Для получения батареи с емкостью С вместе с воздушным конденсатором нужно включить конденсатор емкостью 3С (ответ 3).

Обоснование: Если конденсаторы подключены последовательно, то их общая емкость вычисляется по формуле 1/Cобщ = 1/C1 + 1/C2. Для получения общей емкости С нужно, чтобы 1/Собщ = 1/C + 1/C2. Выразив C2 из этого уравнения, получаем C2 = 1/(1/C - 1/Cобщ) = 1/(1/C - 1/С) = C / (C - С) = 3C.

6. Разность потенциалов между пластинами плоского конденсатора можно найти, умножив напряженность электрического поля на расстояние между пластинами. В данном случае, разность потенциалов равна 80 В/м * 0,04 м = 3,2 В (ответ 2).

Обоснование: Напряженность электрического поля равна разности потенциалов между пластинами, деленной на расстояние между пластинами. Ее можно найти, учитывая известные значения напряженности и расстояния.

7. Если плоский воздушный конденсатор, отсоединенный от источника тока, заполнить диэлектриком с диэлектрической проницаемостью ε, то разность потенциалов между обкладками конденсатора станет равной U/ε (ответ 4).

Обоснование: Разность потенциалов между обкладками конденсатора связана с напряжением на нем и диэлектрической проницаемостью по формуле U = U0 / ε, где U0 - исходное напряжение на конденсаторе до заполнения диэлектриком.

8. При уменьшении расстояния между пластинами плоского конденсатора его электроемкость увеличится (ответ 1).

Обоснование: Электроемкость плоского конденсатора определяется формулой С = εε0S/d, где ε - диэлектрическая проницаемость, ε0 - электрическая постоянная, S - площадь пластин, d - расстояние между пластинами. При уменьшении расстояния d, электроемкость С увеличивается.