Механика Молекулярная физика и термодинамика Электростатика и постоянный ток Электромагнетизм Закон Ампера ФИЗИКА АТОМА И ОСНОВЫ  ФИЗИКИ ЯДРА Геометрическая оптика

Физика задачи. Примеры контрольной по разделам Механика, Молекулярная физика, Электростатика, Оптика

ЭЛЕКТРОСТАТИКА И ПОСТОЯННЫЙ ТОК

Пример 3. К воздушному конденсатору, заряженному до разности потенциалов  и отключенному от источника напряжения, присоединен параллельно второй конденсатор таких же размеров и формы, но с другим диэлектриком (стекло). Определить диэлектрическую проницаемость ε стекла, если после присоединения второго конденсатора разность потенциалов уменьшилась до .

Дано: ; ; .

 Найти: .

Решение. Емкость плоского конденсатора определяется формулой

 .

В нашем случае ; .

Отсюда следует

 . (3.1)

С другой стороны, из определения емкости конденсатора  следует:

для начального состояния первого конденсатора

 

для конечных состояний первого и второго конденсаторов

 ; ,

где  – начальный заряд первого конденсатора,  – заряды конденсаторов после их параллельного соединения.

Из этих уравнений следует

 ; ; .

По закону сохранения зарядов имеем , так как конденсаторы отключены от источника напряжения.

То есть .

Отсюда

 . (3.2)

Подставляя формулу (3.2) в уравнение (3.1), окончательно получаем

 ; .

Пример 4. Э. д. с. батареи . Наибольшая сила тока, которую может дать батарея, . Определить максимальную мощность , которая может выделяться во внешней цепи.

Дано: ; .

 Найти: .

Решение. Мощность, выделяемую во внешней цепи, определяем по формуле

 ,

где  – сила тока в цепи,  – внешнее сопротивление.

По закону Ома для замкнутой цепи

 , (4.1)

где  – внутреннее сопротивление источника тока.

Учитывая формулу (4.1), получаем

 . (4.2)

Для нахождения  вычислим производную  и приравняем ее нулю

 ; .

Отсюда получаем

Значит, , если внешнее сопротивление цепи равно внутреннему.

Тогда формула (4.2) примет вид

 . (4.3)

Как видно из формулы (4.1) при равенстве нулю внешнего сопротивления (ток короткого замыкания)

 .

Отсюда находим . (4.4)

Подставляя формулу (4.4) в уравнение (4.3) , окончательно находим

 .

С учетом заданных величин получаем

 .

. Матвеев А.Н. Механика и теория относительности. М.: Высшая школа, 1986. 208 с. 2. Епифанов Г.И., Мома Ю.А. Твердотельная электроника. М.: Высшая школа, 1986. 317 с. 3. Чертов А.Г. Единицы физических величин. М.: Высшая школа, 1977. 4. Диденко А.Я. , Филиппов В.П. Сборник задач по физике. Ч. 2. М.: ЦНИИатоминформ, 1992. 96 с.
Физика примеры решения задач