Скорость камня (в м/с), падающего с высоты h (в м), в момент удара о землю можно найти по формуле . Найдите скорость (в м/с), с которой ударится о землю камень, падающий с высоты 0,9 м. Считайте, что ускорение свободного падения g равно 9,8 м/с2.
- Подставить все значения в данную формулу.
- Произвести вычисления.
По условию задания дана высота h=0,9 м и ускорение свободного падения g=9,8 м/с2. Подставим эти значения в формулу вычисления скорости v, получим: Делаем умножение 1,8 на 9,8, имеем:
м/с.
Энергия заряженного конденсатора W (в Дж) вычисляется по формуле , где C — ёмкость конденсатора (в Ф), a q — заряд на одной обкладке конденсатора (в Кл). Найдите энергию конденсатора (в Дж) ёмкостью Ф, если заряд на его обкладке равен 0,019 Кл.
- Подставить все известные значения в данную формулу.
- Провести вычисления.
Подставим в формулу энергии конденсатора значения q=0,019 Кл и C = Ф, получим: Пояснения: Если степень стоит за скобкой, а внутри скобки произведение, то степень относится к каждому из множителей. То есть (19 · 10 -3 ) 2 = 19 2 · 10 -3·2 . Чтобы найти вторую степень числа нужно умножить число само на себя. 19 2 = 19 · 19 = 361 Умножить на число в отрицательной степени, значит разделить на это число, но только в положительной степени. 361 · 10 -3 = 361/1000 = 0,361 Ответ: 0,361.
Энергия заряженного конденсатора W (в Дж) вычисляется по формуле , где C — ёмкость конденсатора (в Ф), a q — заряд на одной обкладке конденсатора (в Кл). Найдите энергию конденсатора (в Дж) ёмкостью Ф, если заряд на его обкладке равен 0,07 Кл.
- Подставить все известные значения в данную формулу.
- Провести вычисления.
Подставим в формулу энергии конденсатора значения q=0,07 Кл и C = Ф, получим: . Пояснения: Если степень стоит за скобкой, а внутри скобки произведение, то степень относится к каждому из множителей. То есть (7 · 10 -2 ) 2 = 7 2 · 10 -2·2 . Чтобы найти вторую степень числа нужно умножить число само на себя.
Электроемкость конденсатора
Вспышка фотоаппарата и тачскрин на телефоне невозможны без конденсаторов. Да что там — ни один современный устройство без конденсатора работать не будет. Основной параметр конденсатора — электроемкость, о которой мы и побеседуем.
О чем эта статья:
Поделиться статьей
Электроемкость проводников
Проводники могут не только лишь проводить через себя электрический ток, но и копить заряд. Эта способность характеризуется таким параметром, как электроемкость.
Электроемкость
C = q/φ
С — электроемкость [Ф]
q — электрический заряд [Кл]
φ — потенциал [В]
Конденсаторы
Способность копить заряд — нужная штука, потому люди выдумали конденсаторы. Это такие устройства, которые помогают использовать электрическую емкость проводников в практических целях.
Конденсатор состоит из 2-ух либо более проводящих пластинок (обкладок), разбитых диэлектриком. Между проводящими пластинами появляется электрическое поле, все силовые полосы которого идут от одной обкладки к другой.
Зарядка конденсатора — это процесс скопления заряда на 2-ух его обкладках. Заряды на них равны по величине и обратны по знаку.
Электроемкость конденсатора измеряется отношением заряда на одной из обкладок к разности потенциалов между обкладками:
Электроемкость конденсатора
C = q/U
С — электроемкость [Ф]
q — электрический заряд [Кл]
U — напряжение (разность потенциалов) [В]
По закону сохранения заряда, если обкладки заряженного конденсатора соединить проводником, то заряды нейтрализуются, переходя с одной обкладки на другую. Так происходит разрядка конденсатора.
Хоть какой конденсатор имеет предел напряжения. Если оно окажется очень огромным, то случится пробой диэлектрика, другими словами разрядка произойдет прямо через диэлектрик. Таковой конденсатор больше работать не будет.
Виды конденсаторов
Особенность электроемкости в том, что она находится в зависимости от формы проводника. Для каждого вида проводников есть своя формула расчета электроемкости.
Проще всего вычислить электроемкость плоского конденсатора. Тонкий конденсатор состоит из 2-ух железных пластинок, между которыми помещают диэлектрическое вещество.
Электроемкость плоского конденсатора
— относительная диэлектрическая проницаемость среды [—]
— площадь пластинок [м 2 ]
— расстояние между пластинами [м]
Самый пользующийся популярностью конденсатор — цилиндрический. Он состоит из 2-ух железных цилиндров, вложенных друг в друга, и диэлектрика, которым заполнено место между ними. Разглядим формулу электроемкости такового конденсатора.
Электроемкость цилиндрического конденсатора
— относительная диэлектрическая проницаемость среды [—]
— длина цилиндров [м]
— радиусы цилиндров [м]
— функция натурального логарифма, которая находится в зависимости от радиусов цилиндров
Сферический конденсатор состоит из 2-ух проводящих сфер, вложенных друг в друга, и непроводящей воды, которой заполнено место между ними.
Электроемкость сферического конденсатора
— относительная диэлектрическая проницаемость среды [—]
Подытожим все, что узнали, на картинке-шпаргалке:
Энергия конденсатора
У конденсатора, как и у хоть какой системы заряженных тел, есть энергия. Дабы зарядить конденсатор, нужно совершить работу по разделению отрицательных и положительных зарядов. По закону сохранения энергии эта работа будет как раз равна энергии конденсатора.
Обосновать, что заряженный конденсатор обладает энергией, нетрудно. Для этого пригодится электрическая цепь, содержащая внутри себя лампу накаливания и конденсатор. При разрядке конденсатора вспыхнет лампа — это будет означать, что энергия конденсатора перевоплотился в тепло и энергию света.
Дабы вывести формулу энергии плоского конденсатора, нам пригодится формула энергии электростатического поля.
Энергия электростатического поля
Wp = qEd
Wp — энергия электростатического поля [Дж]
q — электрический заряд [Кл]
E — напряженность электрического поля [В/м]
d — расстояние от заряда [м]
В случае с конденсатором d будет представлять собой расстояние между пластинами.
Заряд на пластинках конденсатора равен по модулю, потому можно рассматривать напряженность поля, создаваемую только одной из пластинок.
Напряженность поля одной пластинки равна Е/2, где Е — напряженность поля в конденсаторе.
В однородном поле одной пластинки находится заряд q, распределенный по поверхности другой пластинки.
Тогда энергия конденсатора равна:
Wp = qEd/2
Разность потенциалов между обкладками конденсатора можно представить, как произведение напряженности на расстояние:
U = Ed
Wp = qU/2
Эта энергия равна работе, которую совершит электрическое поле при сближении пластинок.
Заменив в формуле разность потенциалов либо заряд при помощи выражения для электроемкости конденсатора C = q/U, получим три разных формулы энергии конденсатора:
Энергия конденсатора
Wp = qU/2
Wp — энергия электростатического поля [Дж]
q — электрический заряд [Кл]
U — напряжение на конденсаторе [В]
Энергия конденсатора
Wp = q 2 /2C
Wp — энергия электростатического поля [Дж]
q — электрический заряд [Кл]
C — электроемкость конденсатора [Ф]
Энергия конденсатора
Wp = CU 2 /2
Wp — энергия электростатического поля [Дж]
C — электроемкость конденсатора [Ф]
U — напряжение на конденсаторе [В]
Эти формулы справедливы для любого конденсатора.
Использование конденсаторов
Конденсатор есть в каждом современном устройстве. Разберем два самых приятных примера.
Пример раз — вспышка
Без конденсатора вспышка в фотоаппарате работала бы не так, как мы привыкли, а с большенными задержками, и к тому же стремительно разряжала бы аккумулятор. Конденсатор в данном случае работает как батарейка. Он копит заряд от аккума и хранит его до востребования. Когда нам нужна вспышка, конденсатор разряжается, дабы она сработала и вылетела птичка.
Пример два — тачскрин
Тачскрин на телефоне работает по принципу, похожему с конденсатором. В самом телефоне, естественно, тоже есть огромное количество конденсаторов, но этот принцип куда увлекательнее.
Дело в том, что человеческое тело тоже умеет проводить электричество — у него даже есть сопротивление и электроемкость. Так что можно считать человечий палец пластинкой конденсатора — тело же проводник, почему бы и нет. Но если поднести палец к железной пластинке, получится нехороший конденсатор.
В экран телефона встроена матрица из микроскопичных пластинок. Когда мы подносим палец к какой-то из них, выходит собственного рода конденсатор. Когда перемещаем палец поближе к другой пластинке — очередной конденсатор. Телефон повсевременно инспектирует пластинки, и если обнаруживает, что у некий из них в один момент поменялась электроемкость, означает, вблизи есть палец. Координаты пластинки с изменившейся электроемкостью передаются операционной системе телефона, а она уже решает, что с этими координатами делать.
Кстати, то же самое можно сделать, если взять обыденную сосиску и поводить ей по экрану телефона. Тачскрин будет демонстрировать реакцию на все контакты, как реагирует на человечий палец.
Это не единственный вариант реализации тачскрина, но один из наилучших на сегодня. В айфоне применяется конкретно он.
Учить физику на примерах из реальной жизни может быть очень даже любопытно. Попытайтесь и удостоверьтесь сами на традиционном курсе по физике для 10 класса.
