Сколько теплоты выделится при пробое конденсатора с меньшей емкостью, если конденсаторы емкостью 3 и 1 мкФ соединены

Тема урока: Электроконденсаторы и энергия

Инструкция: При пробое конденсатора с меньшей емкостью в цепи, рассчитаем количество теплоты, которое будет выделено.

Для этого воспользуемся формулой для вычисления энергии, накопленной в конденсаторе:

E = (1/2) * C * V^2,

где E — энергия, C — емкость конденсатора, V — напряжение на конденсаторе.

Сначала найдем напряжение на конденсаторе. Поскольку конденсаторы соединены последовательно, напряжение на обоих конденсаторах одинаково и равно напряжению источника тока.

Затем рассчитаем энергию для каждого из конденсаторов по отдельности:
1) Конденсатор емкостью 3 мкФ:
E1 = (1/2) * 3 * V^2 = (3/2) * V^2.

2) Конденсатор емкостью 1 мкФ:
E2 = (1/2) * 1 * V^2 = (1/2) * V^2.

Наконец, найдем количество теплоты, выделенное при пробое конденсатора c меньшей емкостью, сложив энергии, накопленные в каждом конденсаторе:
Q = E1 + E2 = (3/2) * V^2 + (1/2) * V^2 = 2V^2.

Например: Пусть напряжение на конденсаторе равно 10 В. Тогда количество выделившейся теплоты при пробое конденсатора будет равно 2 * (10 В)^2 = 200 Дж.

Совет: Для лучшего понимания электроконденсаторов и энергии, рекомендуется изучить основные понятия о конденсаторах, их емкости, напряжении и энергии, а также закон Ома.

Закрепляющее упражнение: Найдите количество теплоты, выделяющейся при пробое конденсатора с емкостью 5 мкФ, если он соединен последовательно с конденсатором емкостью 2 мкФ и напряжение на конденсаторе равно 12 В.