Конденсатор: заряд, ёмкость и энергия — 10 класс
Найдите заряд и энергию конденсатора и сравните, что меняется при подключённом и отключённом источнике.
Вопросы и ответы
Выберите ответ мысленно и откройте пояснение для проверки.
-
Конденсатор ёмкостью 4 мкФ подключён к источнику напряжением 12 В. Каков модуль заряда на одной обкладке?
Ответ и пояснение
Верный ответ: 48 мкКл
Заряд обкладки по модулю q = CU = 4 × 12 = 48 мкКл.
-
Как изменится ёмкость идеального плоского конденсатора, если площадь перекрытия пластин увеличилась в 3 раза, а расстояние и диэлектрик прежние?
Ответ и пояснение
Верный ответ: Увеличится в 3 раза
При постоянном зазоре и диэлектрике ёмкость пропорциональна площади перекрытия пластин.
-
Воздушный плоский конденсатор зарядили и отключили от источника. Расстояние между пластинами удвоили, утечки нет. Как изменилось напряжение между пластинами?
Ответ и пояснение
Верный ответ: Удвоилось
Ёмкость уменьшилась вдвое, поскольку она обратно пропорциональна зазору. При постоянном заряде U = q/C, поэтому напряжение удвоилось.
-
Плоский конденсатор остаётся подключённым к источнику постоянного напряжения. Диэлектрик полностью заполнил зазор и увеличил ёмкость в 4 раза. Как изменился модуль заряда на обкладке?
Ответ и пояснение
Верный ответ: Вырос в 4 раза
Источник удерживает напряжение. При постоянном U заряд q = CU растёт пропорционально ёмкости.
-
Конденсатор ёмкостью 10 мкФ заряжен до 20 В. Какова запасённая энергия?
Ответ и пояснение
Верный ответ: 2 мДж
W = CU²/2 = 10 × 10⁻⁶ × 20²/2 = 0,002 Дж, или 2 мДж.
-
У заряженного отключённого конденсатора без утечек ёмкость выросла в 2 раза. Как изменилась энергия электрического поля?
Ответ и пояснение
Верный ответ: Уменьшилась в 2 раза
При неизменном заряде W = q²/(2C). Удвоение C уменьшает энергию вдвое.
-
На обкладках конденсатора модуль заряда 30 мкКл, напряжение 6 В. Какова его ёмкость?
Ответ и пояснение
Верный ответ: 5 мкФ
C = q/U = 30 мкКл/6 В = 5 мкФ.
-
Заряд конденсатора при неизменной ёмкости вырос в 2 раза. Как изменилась его энергия?
Ответ и пояснение
Верный ответ: Выросла в 4 раза
Энергия W = q²/(2C). Если заряд удваивается, его квадрат и энергия увеличиваются в 4 раза.
Ёмкость описывает, какой заряд соответствует заданному напряжению между обкладками. Для плоского конденсатора она зависит от площади пластин, зазора и материала между пластинами.
Ключевой шаг — выяснить, подключён ли источник. У отключённого конденсатора без утечек постоянен заряд, а при подключении к идеальному источнику постоянно напряжение.