Билет № 19. 1. Конденсаторы. Электроемкость конденсатора. Энергия заряженного конденсатора

ЭЛЕКТРОЕМКОСТЬ

- характеризует способность двух проводников накапливать электрический заряд.

- не зависит от q и U.

- зависит от геометрических размеров проводников, их формы, взаимного расположения, электрических свойств среды между проводниками.

Единицы измерения в СИ: (Ф - фарад)

КОНДЕНСАТОРЫ

- электротехническое устройство, накапливающее заряд

(два проводника, разделенных слоем диэлектрика).

где d много меньше размеров проводника.

Обозначение на электрических схемах:

Все электрическое поле сосредоточено внутри конденсатора.

Заряд конденсатора - это абсолютное значение заряда одной из обкладок конденсатора.

Виды конденсаторов:

1. по виду диэлектрика: воздушные, слюдяные, керамические, электролитические

2. по форме обкладок: плоские, сферические.

3. по величине емкости: постоянные, переменные (подстроечные).

Электроемкость плоского конденсатора

где S - площадь пластины (обкладки) конденсатора

d - расстояние между пластинами

eо - электрическая постоянная

e - диэлектрическая проницаемость диэлектрика

Включение конденсаторов в электрическую цепь

параллельное

последовательное

Тогда общая электроемкость (С):

при параллельном включении

.

при последовательном включении

ЭНЕРГИЯ ЗАРЯЖЕННОГО КОНДЕНСАТОРА

Конденсатор - это система заряженных тел и обладает энергией.

Энергия любого конденсатора:

где С - емкость конденсатора

q - заряд конденсатора

U - напряжение на обкладках конденсатора

Энергия конденсатора равна работе, которую совершит электрическое поле при сближении пластин конденсатора вплотную,

или равна работе по разделению положительных и отрицательных зарядов, необходимой при зарядке конденсатора.

ЭНЕРГИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ КОНДЕНСАТОРА

Энергия конденсатора приблизительно равна квадрату напряженности эл. поля внутри конденсатора.

Плотность энергии эл. поля конденсатора:

2. Закон сохранения механической энергии. Задача на уравнение Менделеева-Клапейрона для идеального газа.

Закон сохранения механической энергии утверждает, что если тело или система подвергается действию только консервативных сил, то полная механическая энергия этого тела или системы остаётся постоянной. В изолированной системе, где действуют только консервативные силы, полная механическая энергия сохраняется.

Классификация энергии по различным «типам» часто соответствует границам областей исследования в естественных науках.

Химическая энергия — вид потенциальной энергии, запасённой в химических связях. Изучается в химии.

Ядерная энергия — энергия, запасённая во взаимодействиях частиц в атомном ядре. Изучается в ядерной физике.

Электромагнитная энергия — в виде электрических зарядов, магнитных полей и фотонов. Изучается в теории электромагнетизма.

Различные формы энергии в квантовой механике, например, энергетические уровни электронов в атоме.

Газы нередко бывают реагентами и продуктами в химических реакциях. Не всегда удается заставить их реагировать между собой при нормальных условиях. Поэтому нужно научиться определять число молей газов в условиях, отличных от нормальных.

Для этого используют уравнение состояния идеального газа (его также называют уравнением Клапейрона-Менделеева): PV = nRT

где n – число молей газа;

P – давление газа (например, в атм;

V – объем газа (в литрах);

T – температура газа (в кельвинах);

R – газовая постоянная (0,0821 л·атм/моль·K).