Номер 4, страница 435 - гдз по физике 10 класс учебник Грачев, Погожев

Авторы: Грачев А. В., Погожев В. А., Салецкий А. М., Боков П. Ю.
Тип: Учебник
Серия: алгоритм успеха
Издательство: Просвещение
Год издания: 2011 - 2025
Уровень обучения: базовый и углублённый
Цвет обложки: бирюзовый изображена солнечная система со всеми планетами
ISBN: 978-5-09-091742-1
Популярные ГДЗ в 10 классе
Упражнения. Параграф 77. Параллельное и последовательное соединения конденсаторов. Глава 10. Электростатика. Электродинамика - номер 4, страница 435.
№4 (с. 435)
Условие. №4 (с. 435)
скриншот условия

4. Конденсатор ёмкостью $C_1 = 20$ нФ заряжен до напряжения $U_1 = 200$ В. Заряд конденсатора ёмкостью $C_2 = 40$ нФ равен $q_2 = 4$ мкКл. Разноимённо заряженные обкладки конденсаторов соединяют проводами между собой. Определите изменение электрической энергии системы.
Решение. №4 (с. 435)
Дано:
$C_1 = 20 \text{ нФ} = 20 \cdot 10^{-9} \text{ Ф}$
$U_1 = 200 \text{ В}$
$C_2 = 40 \text{ нФ} = 40 \cdot 10^{-9} \text{ Ф}$
$q_2 = 4 \text{ мкКл} = 4 \cdot 10^{-6} \text{ Кл}$
Найти:
$\Delta W$
Решение:
Изменение электрической энергии системы равно разности конечной и начальной энергий системы: $\Delta W = W_{кон} - W_{нач}$.
1. Найдем начальную энергию системы. Она равна сумме энергий двух конденсаторов до их соединения.
Сначала определим заряд первого конденсатора:
$q_1 = C_1 U_1 = 20 \cdot 10^{-9} \text{ Ф} \cdot 200 \text{ В} = 4000 \cdot 10^{-9} \text{ Кл} = 4 \cdot 10^{-6} \text{ Кл}$.
Энергия первого конденсатора:
$W_1 = \frac{C_1 U_1^2}{2} = \frac{20 \cdot 10^{-9} \text{ Ф} \cdot (200 \text{ В})^2}{2} = 10 \cdot 10^{-9} \cdot 40000 \text{ Дж} = 4 \cdot 10^{-4} \text{ Дж}$.
Энергия второго конденсатора:
$W_2 = \frac{q_2^2}{2C_2} = \frac{(4 \cdot 10^{-6} \text{ Кл})^2}{2 \cdot 40 \cdot 10^{-9} \text{ Ф}} = \frac{16 \cdot 10^{-12}}{80 \cdot 10^{-9}} \text{ Дж} = 0.2 \cdot 10^{-3} \text{ Дж} = 2 \cdot 10^{-4} \text{ Дж}$.
Начальная энергия системы:
$W_{нач} = W_1 + W_2 = 4 \cdot 10^{-4} \text{ Дж} + 2 \cdot 10^{-4} \text{ Дж} = 6 \cdot 10^{-4} \text{ Дж}$.
2. Найдем конечную энергию системы. Конденсаторы соединяют разноименно заряженными обкладками, что соответствует их параллельному соединению с противоположной полярностью. При таком соединении происходит перераспределение зарядов. Согласно закону сохранения заряда, суммарный заряд системы после соединения будет равен алгебраической сумме зарядов на соединенных обкладках.
Так как обкладки соединены разноименно, суммарный заряд $q_{общ}$ будет равен разности модулей зарядов:
$q_{общ} = |q_1 - q_2| = |4 \cdot 10^{-6} \text{ Кл} - 4 \cdot 10^{-6} \text{ Кл}| = 0 \text{ Кл}$.
Поскольку суммарный заряд на соединенных конденсаторах равен нулю, напряжение на них также будет равно нулю. Следовательно, конечная энергия системы равна нулю:
$W_{кон} = 0 \text{ Дж}$.
3. Найдем изменение энергии системы:
$\Delta W = W_{кон} - W_{нач} = 0 \text{ Дж} - 6 \cdot 10^{-4} \text{ Дж} = -6 \cdot 10^{-4} \text{ Дж}$.
Знак "минус" указывает на то, что энергия системы уменьшилась. Эта энергия выделилась в виде тепла в соединительных проводах и в виде электромагнитного излучения.
Ответ: $\Delta W = -6 \cdot 10^{-4}$ Дж.
Другие задания:
Помогло решение? Оставьте отзыв в комментариях ниже.
Присоединяйтесь к Телеграм-группе @top_gdz
ПрисоединитьсяМы подготовили для вас ответ c подробным объяснением домашего задания по физике за 10 класс, для упражнения номер 4 расположенного на странице 435 к учебнику серии алгоритм успеха 2011 года издания для учащихся школ и гимназий.
Теперь на нашем сайте ГДЗ.ТОП вы всегда легко и бесплатно найдёте условие с правильным ответом на вопрос «Как решить ДЗ» и «Как сделать» задание по физике к упражнению №4 (с. 435), авторов: Грачев (Александр Васильевич), Погожев (Владимир Александрович), Салецкий (Александр Михайлович), Боков (Павел Юрьевич), ФГОС (старый) базовый и углублённый уровень обучения учебного пособия издательства Просвещение.