Здравствуйте, уважаемые эксперты вас ответить на следующий вопрос: Образец длиной L (м) с поперечным сечением S (кв. мм) нагревают с начальной температуры T1 (°С) до температуры T2 (°С). Определить материал образца, если электрическое сопротивление проводника изменилось на ΔR (%).
L = 5 м
S = 0,2 кв.мм
T1 = 20 °С
T2 = 80 °С
ΔR = 27,60 %

Должен установиться тепловой баланс.
Вода нагрелась до 100 градусов значит поглотила Q=cm(t2-t1)
Q=4200Дж/кг*1,8кг*75=567000Дж
Железо при этом охладилось до 100 градусов и отдало энергию, равную:
Q=460Дж/кг*2кг*650=598000Дж
Так железо отдало большее энергии, чем поглотила вода для нагревания до 100 градусов, значит остальная энергия пошла на её испарение.
Разность энергии Q=598000Дж-567000Дж=31000Дж
Q=L*m; m=Q/L, где L-удельная теплота парообразования( по таблице это 2300000 Дж/кг)
m=31000Дж/2300000Дж/кг=0,013кг=13 граммов

Мета: дати поняття електроємності, сформулювати поняття конденсатора та на прикладі плаского конденсатора встановити залежність ємкості від властивостей діелектричної середи та лінійних розмірів конденсатора; навчити учнів розв’язувати задачі комбінованого типу на застосування законів механіки в електричних полях.

1. Електроємність.

2. Конденсатори.

3. Залежність електроємності конденсатора від діелектричної проникності і лінійних розмірів конденсатора

4. Енергія електричного поля

Ключові слова: електроємність, конденсатор, плоский конденсатор, поле конденсатору, енергія конденсатору

Електроємністю провідника С називають чисельну величину заряду, яку необхідно повідомити провідник, щоб змінити його потенціал на одиницю. 

Ємність провідника залежить від його форми, лінійних розмірів і діелектричної проникності середовища, яке оточує провідник, і не залежить від величини розташованого на ньому заряду. Одиницею ємності в системі СІ є фарада (Ф) - ємність провідника, в якому зміна заряду на 1 кулон змінює його потенціал на 1 вольт.

Конденсатором називається система двох (або декількох) різнойменно заряджених провідників з рівними за величиною зарядами. Якщо провідники є паралельними пластинами, то такий конденсатор називається плоским. Ємність плоского конденсатора: ,

де 1- 2 - різниця потенціалів між його пластинками. Ємність характеризує систему обох пластин в їх взаємному розміщенні, а не одну окрему пластину. Ємність плоского конденсатора можна також записати у вигляді: ,

де S - площа однієї з пластин, d - відстань між пластинами (товщина діелектрика). Якщо розміри пластинок набагато більші, ніж відстань між ними, то між пластинами (за винятком країв) створюється однорідне поле:

, де U- різниця потенціалів між пластинками, d- відстань між ними.

Ємність конденсатора, що складається з n пластин 

Ємність кулі радіусу r: C = 4 or

Ємність батареї конденсаторів:

а) при послідовному з'єднанні 

б) при паралельному з'єднанні Спар = С1+С2+...+Сn

Конденсатори за геометричною формою діляться на плоскі, циліндричні та сферичні.

Ємність циліндричного конденсатора рівна:

, де r1 та r2 - це радіуси зовнішнього та внутрішнього циліндрів, а l – це довжина конденсатора.

Ємність сферичного конденсатора рівна:

, де r1 та r2 – це радіуси зовнішньої та внутрішньої сфер конденсатора.

За діелектриком конденсатори діляться на повітряні, паперові, парафінові, слюдяні, керамічні, композитні та інше.

Електричну енергію поля зарядженого провідника We

,

де С - ємність провідника, q - його заряд і  - потенціал провідника. Для конденсатора  - різниця потенціалів між його пластинками, і С - його ємність.