Задача. Між пластинами плоского конденсатора, до якого прикладена напруга 500 В,
знаходиться у завислому стані пилинка масою 0,1 мг. Відстань між пластинами 5 см.
Визначте електричний заряд пилинки та кількість надлишкових електронів на ній.
а) 0,1 пКл; 600000
б) 10 мкКл; 600
в) 1 нКл; 6000
Дано:
С₁, С₂, С₃ = С
W₁/W₂ - ?
Формула энергии электрического поля:
W = q²/(2C)
На участке между конденсатором 1 и параллельно соединёнными конденсаторами 2, 3 происходит движение зарядов - ток. Этот ток проходит через узел, после которого течёт по двум направлениям. Так как конденсаторы 2 и 3 имеют одинаковую ёмкость, то ток, входящий в узел, раздваивается. То есть по каждому из двух направлений идёт ток силой, равной половине исходной. Что такое сила тока? Это отношение заряда ко времени:
I = q/t
Формула энергии электрического поля не содержит силу тока, потому что она отражает следствие (накопленный заряд), а не причину (процесс перетекания заряда, то есть ток). Выразим q:
q = I*t
Теперь обозначим заряд на обкладках конденсатора 1 как q₁, на обкладках конденсаторов 2 и 3 - как q₂, q₃. Учитывая то, что процессы перетекания происходят за одно и то же время t, а также учитывая выше сказанное про узел, получаем:
q₁ = I*t
q₂ = (I/2)*t = (I*t)/2
q₃ = (I/2)*t = (I*t)/2
То есть, выходит, что:
q₂ = q₃ = q₁/2
Теперь подставим заряды в формулу энергии электрического поля, учтём равенство емкостей конденсаторов 1 и 2 (C₁ = C₂ = C):
W₁ = q₁²/(2C)
W₂ = q₂²/(2C) = (q₁/2)²/(2C) = (q₁²/4)/(2С) = (q₁²/(2С)) / 4
ответ очевиден:
W₁/W₂ = (q₁²/(2C)) : (q₁²/(2С)) / 4 = (q₁²/(2C)) * 4 / (q₁²/(2С)) = 4
ответ: в 4 раза.
Водяная баня - это кастрюлька, в которой находится кастрюлька поменьше, которая не касается дна большой. На водяной бане обычно заваривают травы. Траву кладут в маленькую кастрюльку, заливают ее нужным количеством кипятка, пространство между кастрюльками тоже заливают кипятком и ставят на плиту. Температура дна большой кастрюли очень высокая. Вода в ней постоянно получает тепло и бурлит. А вода в маленькой кастрюле хоть и получает тепло от бурлящей воды, просто не остывает. Она не кипит, не бурлит. Трава или крем не нагреваются выше 100°С, не теряют полезные свойства. Бурлящая вода и вода в маленькой кастрюльке обе имеют температуру 100°С и энергией обмениваться не могут.
Без водяной бани трава или крем на дне соприкасались бы с сильно нагретым дном и разрушались.
Даже кашу детям принято варить на водяной бане, чтобы молоко не нагревалось выше 100°С.