Раздел 6. Конденсаторы. Емкость

и энергия заряженных конденсаторов

351. Два конденсатора емкостью C₁ = 3 мкФ и C₂ = 6 мкФ соединены между собой и присоединены к батарее с ЭДС  = 120 В. Определить заряд каждого конденсатора и разность потенциалов между его обкладками, если конденсаторы соединены: 1) последовательно, 2) параллельно.

352. Конденсатор емкостью С₁ = 3 мкФ заряжен до разности потенциалов U₁ = 300 В, а конденсатор емкостью С₂ = 2 мкФ до U₂= 400 В. Найти разность потенциалов на обкладках конденсаторов и заряд каждого конденсатора после их параллельного соединения.

353. Батарею из двух конденсаторов, первый емкостью C₁ = 310^-10 Ф и второй емкостью С₂ = 4,510^-10 Ф, соединенных последовательно, подключили к источнику питания с ЭДС  = 200 В. Потом батарею отключили от сети, а конденсаторы соединили параллельно. Каково напряжение на зажимах полученной батареи конденсаторов?

354. Конденсатор емкостью С₁ = 100 мкФ несет заряд q₁ = 20 мКл. Определить разность потенциалов на обкладках этого конденсатора после того, как параллельно ему подключили незаряженный конденсатор емкостью C₂ = 300 мкФ.

355. Три конденсатора с емкостями С₁ = 1 мкФ, С₂ = 2 мкФ и С₃ = 5 мкФ соединены последовательно и находятся под напряжением U = 850 В. Определить напряжение на обкладках каждого конденсатора U_i и заряд q_i на каждом из них.

356. Три конденсатора с емкостями С1 = 1 мкФ, С2 = 3 мкФ и С3 = 4 мкФ соединены, как показано на рис. 3.11, и находятся под напряжением UАВ = 800 В. Определить напряжение на обкладках каждого конденсатора Ui и заряд qi на каждом из них.

С1 С3 А В С2 Рис. 3.11

357. Площадь пластин конденсатора S = 50 см². Каким должно быть расстояние между пластинами в вакууме, чтобы емкость конденсатора составила С = 1 пФ?

358. Два одинаковых плоских воздушных конденсатора емкостью С = 100 пФ каждый соединены в батарею последовательно. Определить, на сколько изменится емкость батареи конденсаторов С, если пространство между пластинами одного из конденсаторов заполнить парафином.

359. Пространство между пластинами конденсатора площадью S = 100 см² и расстоянием между ними d = 5 мм заполнено парафином. Разность потенциалов между пластинами U = 100 В. Определить энергию, запасенную в конденсаторе.

360. Емкость конденсатора, пространство между пластинами которого заполнено стеклом толщиной d = 3 мм, составляет С = 3 мкФ. Определить объемную плотность энергии, запасенной в конденсаторе, присоединенном к источнику питания с ЭДС  = 200 В.

27 28

Раздел 7. Постоянный электрический ток.

Закон Ома. Работа и мощность тока

361. Проводка от магистрали в здание осуществлена проводом, сопротивление которого R₀ = 0,5 Ом. Напряжение в магистрали постоянно и равно U₀ = 127 В. Какова максимально допустимая потребляемая в здании мощность, если напряжение на включенных в сеть приборах не должно падать ниже U = 120 В.

362. Ток от магистрали к потребителю подводится по медным проводам, общая длина которых l = 50 м и сечение S = 2,5 мм². Напряжение в магистрали U₀ = 120 В. Потребителем является печь мощностью 600 Вт. Каково сопротивление печи ?

363. ЭДС источника тока  = 110 В, его внутреннее сопротивление r = 2 Ом. К источнику подключен нагревательный элемент, потребляющий мощность N = 1000 Вт. Определить силу тока I в цепи, напряжение U, под которым находится нагревательный элемент, и его сопротивление R.

364. Напряжение на шинах электростанции U = 10 кВ. Расстояние до потребителя 500 км (линия двухпроводная). Станция должна передать потребителю мощность 100 кВт. Потери напряжения на проводах не должны превышать 4%. Вычислить массу медных проводов на участке электростанция - потребитель.

365. Аккумуляторная батарея, внутреннее сопротивление которой r = 0,25 Ом, присоединена для зарядки последовательно с сопротивлением R = 21 Ом к источнику постоянного напряжения U = 110 В. Ток в цепи I = 4 А. Определить ЭДС батареи.

366. ЭДС аккумуляторной батареи  = 36 В, внутреннее сопротивление r = 1 Ом. Внешняя цепь потребляет мощность N = 68 Вт. Определить силу тока I в цепи, напряжение U, под которым находится внешняя цепь и ее сопротивление R.

367. От передвижной электростанции, обеспечивающей выходное напряжение U = 380 В, требуется передать энергию на расстояние l = 1 км. Потребляемая мощность N = 20 кВт. Найти минимальные потери мощности в сети, если диаметр медных подводящих проводов d = 0,5 см.

368. От источника питания с напряжением U = 220 В необходимо передать потребителю мощность N = 60 кВт на некоторое расстояние. Какое наименьшее сопротивление может иметь линия электропередачи, чтобы потери мощности в ней не превышали 20% от потребляемой мощности?

369. Через электровентилятор, включенный в сеть с напряжением U = 220 В, протекает ток I = 5 А. Определить мощность, потребляемую электровентилятором, и его КПД, если сопротивление R обмотки электровентилятора равно 6 Ом.

370. Необходимо изготовить нагревательный элемент мощностью 1,5 кВт для включения в сеть с напряжением U = 220 В. Какой длины необходимо взять для этого нихромовую проволоку диаметра 1 мм? Какое количество тепла выделит нагревательный элемент за сутки. Удельное сопротивление нихрома в нагретом состоянии  = 1,05 мкОмм.