Конденсатор емкости C1=8 мкФ заряжен до напряжения U1=10 В, а другой, с неизвестной емкостью C2 — до напряжения U2=20 В. После соединения конденсаторов одноименными обкладками на них установилось напряжение U3=12 В. Определите, чему равна емкость C2.
ответ приведите в мкФ.

Определите, сколько тепла выделилось при соединении конденсаторов.
ответ приведите в мкДж.

Определите, какое напряжение U4 установилось бы на конденсаторах, если бы их соединили разноименными обкладками.
ответ приведите в В.

Объяснение:

1)

Заряд на первом конденсаторе:

q₁ = C₁·U₁

Заряд на втором конденсаторе:

q₂ = C₂·U₂

Общий заряд:

q = q₁ + q₂ = C₁·U₁ + C₂·U₂            (1)

2)

После соединения:

C = C₁ + C₂

q = C·U₃ = C₁·U₃ + C₂·U₃              (2)

Приравняем (1) и (2):

C₁·U₁ + C₂·U₂ = C₁·U₃ + C₂·U₃

C₁·U₁ - C₁·U₃  =  C₂·U₃ - C₂·U₂

C₁·(U₁ - U₃)  =  C₂·(U₃ - U₂)

- 2·C₁ = - 8·C₂

C₂ = C₁/4 = 2 мкФ = 2·10⁻⁶ Ф

С = С₁ + С₂ = 10·10⁻⁶ Ф

3)

Энергия первого конденсатора:

W₁ = C₁·U₁²/2 = 8·10⁻⁶·10²/2 = 0,40 мДж

Энергия  второго конденсатора:

W₂ = C₂·U₂²/2 = 2·10⁻⁶·20²/2 = 0,40 мДж

Энергия после соединения

W = C·U₃²/2 = 10·10⁻⁶·12²/2 = 0,72 мДж

Выделилось тепла:

ΔQ = W₁ + W₂ - W = 0,40 + 0,40 - 0,72 = 0,08 мДж