Автор Тема: Уровень жидкости в конденсаторе понижается  (Прочитано 13957 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Sol

  • Гость
Прошу помочь решить такую задачу:
Плоский конденсатор помещен в сосуд с жидким диэлектриком. Уровень жидкости каждую секунду понижается на h. К пластинам подсоединены последовательно источник постоянного напряжения, ЭДС которого E и сопротивление R. Определить величину тока в цепи. Высота пластин L, расстояние между  ними d, диэлектрическая проницаемость ε.
« Последнее редактирование: 12 Февраля 2011, 19:37 от alsak »

Оффлайн alsak

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 1976
  • Рейтинг: +8/-0
  • Не делает ошибок тот, кто ничего не делает
Подсказки.
1. Сила тока это Δq/t, где Δq = ΔС⋅U.
2. Напряжение на конденсаторе U рассчитайте через ЭДС и сопротивление источника.
3. Изменение емкости конденсатора (ΔС) найдите через систему двух параллельно соединенных конденсаторов (1 - конденсатор без диэлектрика, и площадь пластин уменьшается; 2 - конденсатор с диэлектриком, и площадь пластин увеличивается).
В условии, по моему ошибка, нужна не высота пластин L, а ширина, иначе не хватает данных для расчета площади пластин.
« Последнее редактирование: 12 Февраля 2011, 19:38 от alsak »

Sol

  • Гость
Да, действительно, можно сказать, что здесь допущена ошибка! Однако мной было предложено такое решение:
1) ΔС рассчитать по разности С нулевого и С конечного!
2) И взять случай до и после того, как исчез диэлектрик, где q/t = I. А q получить из ΔС⋅U, а так как цепь была разорвана в начале и после того, как между пластинами не осталось конденсатора, то напряжение взять за Е.
3) А как получить время? А из того, что высота пластин L и скорость понижения уровня диэлектрика h, получаем t = L/h. И подставляем в общую формулу:
I = E⋅h⋅ΔС/L.

Однако пока ни я, ни мой учитель опровергнуть это решение не можем. А потому и сказать, что моё решение является вторым вариантом решения, тоже не можем.
Какие размышления? Может этот метод решения тоже подходит??
« Последнее редактирование: 12 Февраля 2011, 19:40 от alsak »

Оффлайн alsak

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 1976
  • Рейтинг: +8/-0
  • Не делает ошибок тот, кто ничего не делает
1. Прежде чем использовать формулу I = Δq/t, нужно доказать, что сила тока будет постоянной. Для доказательства и нужно рассмотреть параллельное соединение конденсаторов и найти изменение их емкостей в некоторый момент времени. В противном случае мы сможем найти или среднюю силу тока, или мгновенную (в некоторый момент времени).
2. Напряжение U не равно E, т.к. в цепи идет ток. При этом возможны 2 варианта: 1) U = E – I⋅R (работа источника тока положительная, т.е. заряд на конденсаторе увеличивается); 2) U = E + I⋅R (работа источника тока отрицательная, т.е. заряд на конденсаторе уменьшается). У нас вариант 2.
3. Для нахождения силы тока необходимо решить уравнение
I = ΔC⋅(E + I⋅R)/t.
« Последнее редактирование: 12 Февраля 2011, 19:42 от alsak »

Оффлайн alsak

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 1976
  • Рейтинг: +8/-0
  • Не делает ошибок тот, кто ничего не делает
RE: Задачка про конденсаторы!
« Ответ #4 : 16 Декабря 2008, 07:09 »
Попробовал решить эту задачу подробнее и нашел некоторые ошибки в предыдущем посту (невнимательно читаю задачу):
1) заряд на конденсаторе будет уменьшаться (ошибку исправил).
2) замена источника с постоянным напряжением источником с ЭДС и внутренним сопротивлением усложняет задачу. Так чтобы доказать постоянство тока в процессе разрядки конденсатора необходимо решить дифференциальное уравнение (что выходит за уровень школьной физики). И скорее всего ток будет меняться. Поэтому необходимо поменять или условие, или вопрос задачи.
« Последнее редактирование: 25 Декабря 2009, 07:40 от alsak »

Sol

  • Гость
RE: Задачка про конденсаторы!
« Ответ #5 : 16 Декабря 2008, 11:05 »
По вашему предположению эта задачка не может решаться ни первым способом, ни вторым???:ohmy:
Похожую задачу я видел в новой Касаткиной. Там решаются олимпиадные задания, только в задаче не было ЭДС и сопротивления, а решение полностью совпало с моим.
Но самый главные вопросы:
Как решать эту задачу?
Возможно ли ее поставить как городскую олимпиадную задачу, когда Вы говорите, что тут не все так просто и нужно применять совсем не школьную программу.

Благодарю за содействие!! Очень интересно изнать: как можно решить эту задачу, используя материалы школьной программы(желательно в облегченном варианте без ВУЗовской физики)?!

Оффлайн alsak

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 1976
  • Рейтинг: +8/-0
  • Не делает ошибок тот, кто ничего не делает
RE: Задачка про конденсаторы!
« Ответ #6 : 16 Декабря 2008, 18:17 »
Могу предложить такие варианты:
1) Использовать источник постоянного напряжения (или, что тоже самое, источник с ЭДС и нулевым внутренним сопротивлением).
2) В условии сделать указание, что "изменениями тока в процессе разрядки конденсатора пренебречь".
И не забудьте добавить в условие ширину пластин. Если будет необходимо решение новой задачи, выложите новое условие.
« Последнее редактирование: 25 Декабря 2009, 07:41 от alsak »

 

Sitemap 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24