Какова эквивалентная емкость батареи, общий заряд и энергия ее электрического поля, если дано, что C1 = 10 мкФ, С2

Тема урока: Эквивалентная емкость системы батарей

Объяснение:
Эквивалентная емкость системы батарей можно рассчитать, используя формулу для последовательного соединения электрических емкостей. Для системы, состоящей из батарей с емкостями C1, C2, C3, C4, C5, эквивалентная емкость (Ceq) будет равна сумме емкостей каждой батареи.

Ceq = C1 + C2 + C3 + C4 + C5

Общий заряд (Q) системы батарей может быть рассчитан, используя формулу Q = Ceq * U, где U - напряжение, поданное на систему.

Энергия электрического поля (E) системы батарей может быть рассчитана, используя формулу E = (1/2) * Ceq * U^2.

Демонстрация:
Представим, что значения емкостей батарей C1, C2, C3, C4, C5 составляют соответственно 10 мкФ, 5 мкФ, 15 мкФ, 15 мкФ, 15 мкФ, а напряжение U равно 12 В.

Для рассчета эквивалентной емкости системы батарей:
Ceq = 10 мкФ + 5 мкФ + 15 мкФ + 15 мкФ + 15 мкФ = 60 мкФ

Для рассчета общего заряда системы батарей:
Q = 60 мкФ * 12 В = 720 мкКл

Для рассчета энергии электрического поля системы батарей:
E = (1/2) * 60 мкФ * (12 В)^2 = 43,2 мкДж

Совет:
Для более легкого понимания задачи о системе батарей с разными емкостями, можно представить емкости как объем воды в разных сосудах. Эквивалентная емкость будет представлять суммарный объем воды, общий заряд - общее количество воды, а энергия электрического поля - энергию, которая может быть получена от струи воды, если она падает с определенной высоты.

Задание для закрепления:
Если в системе батарей имеются емкости C1 = 8 мкФ, C2 = 12 мкФ, C3 = 18 мкФ и напряжение U = 10 В, найдите эквивалентную емкость, общий заряд и энергию электрического поля системы батарей.

Тема вопроса: Расчет эквивалентной емкости батареи и энергии ее электрического поля

Инструкция:

Эквивалентная емкость батареи вычисляется как сумма инверсий емкостей параллельно соединенных конденсаторов. Используя формулу:

1/Сэкв = 1/С1 + 1/С2 + 1/С3 + 1/С4 + 1/С5

где C1, C2, C3, C4, C5 - емкости соответствующих конденсаторов.

Общий заряд, хранимый в батарее, определяется как сумма зарядов на каждом из конденсаторов:

Qобщ = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5

где Q1, Q2, Q3, Q4, Q5 - заряды на соответствующих конденсаторах. Заряд на конденсаторе можно вычислить с помощью формулы Q = C * U, где C - емкость конденсатора, U - напряжение на конденсаторе.

Энергия электрического поля батареи может быть вычислена по формуле:

W = (1/2) * Qобщ * U

где W - энергия, Qобщ - общий заряд, U - напряжение на батарее.

Доп. материал:
Пусть C1 = 10 мкФ, C2 = 5 мкФ, C3 = 15 мкФ, C4 = 15 мкФ, C5 = 15 мкФ и U = 12 В.

- Вычислим эквивалентную емкость батареи:
1/Сэкв = 1/10 + 1/5 + 1/15 + 1/15 + 1/15
1/Сэкв = 1/2
Сэкв = 2 мкФ

- Вычислим общий заряд:
Q1 = C1 * U = 10 мкФ * 12 В = 120 мкКл
Q2 = C2 * U = 5 мкФ * 12 В = 60 мкКл
Q3 = C3 * U = 15 мкФ * 12 В = 180 мкКл
Q4 = C4 * U = 15 мкФ * 12 В = 180 мкКл
Q5 = C5 * U = 15 мкФ * 12 В = 180 мкКл

Qобщ = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 = 720 мкКл

- Вычислим энергию электрического поля:
W = (1/2) * Qобщ * U
W = (1/2) * 720 мкКл * 12 В
W = 4320 мкДж

Совет: Для понимания этих концепций рекомендуется изучить основы электростатики, включая емкость и заряд конденсатора.

Практика: Подсчитайте эквивалентную емкость, общий заряд и энергию электрического поля для батареи с емкостями С1 = 8 мкФ, С2 = 4 мкФ, С3 = 12 мкФ, С4 = 10 мкФ, С5 = 6 мкФ и напряжением U = 15 В.