Как изменится амплитуда напряжения после сдвига пластин конденсатора в N=2 раза при условии, что заряд на пластинах
Как изменится амплитуда напряжения после сдвига пластин конденсатора в N=2 раза при условии, что заряд на пластинах не меняется? Как изменится частота колебаний после сдвига пластин? Пожалуйста, решите задачу по физике, используя соответствующие формулы.
27.11.2023 22:16
Написать свой ответ:
Инструкция: При сдвиге пластин конденсатора в N=2 раза, заряд на пластинах остается неизменным, что означает, что изменение амплитуды напряжения влияет на емкость конденсатора. Амплитуда напряжения (U) и ёмкость (C) конденсатора связаны следующей формулой:
U = Q/C
где U - амплитуда напряжения, Q - заряд на пластинах конденсатора и C - ёмкость конденсатора.
Если заряд остается неизменным, то изменение амплитуды напряжения будет обусловлено изменением ёмкости конденсатора. Поскольку амплитуда напряжения обратно пропорциональна ёмкости, то если ёмкость увеличивается в N=2 раза, амплитуда напряжения уменьшится в 2 раза.
Что касается частоты колебаний (f), она связана с ёмкостью и индуктивностью (L) конденсатора следующей формулой:
f = 1 / (2π√(LC))
Если ёмкость увеличивается в N=2 раза, а индуктивность и другие физические параметры остаются неизменными, то частота колебаний уменьшится в √(2) раза.
Например:
Заряд на пластинах конденсатора равен 5 Кл, а ёмкость равна 10 мкФ. Как изменится амплитуда напряжения и частота колебаний после сдвига пластин в 2 раза?
Совет: Для лучшего понимания данной темы, рекомендуется ознакомиться с основными понятиями и формулами по теме "Конденсаторы" в физике.
Задача для проверки: Пусть заряд на пластинах конденсатора равен 3 Кл, а ёмкость равна 5 мкФ. Как изменится амплитуда напряжения и частота колебаний после сдвига пластин в 3 раза?
Объяснение: Чтобы решить задачу, нам понадобятся формулы, связанные с законом Кулона и колебаниями в LC-контуре. При перемещении пластин конденсатора в N=2 раза амплитуда напряжения изменится обратно пропорционально величине N. Это означает, что новая амплитуда напряжения будет в два раза меньше, чем исходная.
Формула, связанная с законом Кулона:
F = (1/(4πε₀)) * (q₁ * q₂)/r²,
где F - сила взаимодействия между пластинами, ε₀ - диэлектрическая постоянная (это постоянное значение), q₁ и q₂ - заряды на пластинах конденсатора, r - расстояние между пластинами. Поскольку заряд на пластинах не меняется, сила остается неизменной.
Для колебаний в LC-контуре формула для частоты колебаний:
f = 1/(2π√(LC)),
где f - частота колебаний, L - индуктивность контура, C - емкость конденсатора. Поскольку значительных изменений в контуре не происходит (сдвиг пластин не влияет на индуктивность и емкость), частота колебаний остается неизменной.
Дополнительный материал:
Задача: Исходная амплитуда напряжения на пластинах конденсатора равна 10 В. Какая будет новая амплитуда напряжения, если пластины будут сдвинуты в два раза?
Решение: Новая амплитуда напряжения будет равна исходной амплитуде напряжения, поделенной на 2:
A₂ = A₁ / N = 10 В / 2 = 5 В.
Следовательно, новая амплитуда напряжения составит 5 В.
Совет: Для лучшего понимания закона Кулона и колебаний в LC-контуре рекомендуется изучить связанные с ними концепции и формулы. Практика решения различных задач поможет вам укрепить свои знания и лучше понять эти темы.
Закрепляющее упражнение: У конденсатора емкостью 8 мкФ и индуктивности 10 мГн амплитуда напряжения на пластинах равна 12 В. Какова частота колебаний в этом контуре?