Конденсаторы с емкостями 5 мкФ и 300 нФ соединены последовательно и подключены к источнику с напряжением 220 В. Второй конденсатор наполнили керосином (E = 2). На сколько изменится заряд на втором конденсаторе?

Для начала, давайте разберемся с понятием емкости конденсатора.

Емкость (C) конденсатора выражает его способность запасать заряд. Чем больше емкость, тем больше заряда он может запасать при заданном напряжении. Емкость измеряется в фарадах (Ф).

Дано, что у нас есть два конденсатора с емкостями 5 мкФ и 300 нФ, соединенные последовательно.

При последовательном соединении конденсаторов их общая емкость (C_total) определяется по формуле:

1 / C_total = 1 / C1 + 1 / C2

Где C1 и C2 - емкости первого и второго конденсаторов соответственно.

Подставляя значения, получаем:

1 / C_total = 1 / 5 мкФ + 1 / 300 нФ

Приведем единицы измерения к одному виду. 1 мкФ = 1000 нФ, поэтому:

1 / C_total = 1 / 5000 нФ + 1 / 300 нФ

1 / C_total = (1 + 16.67) / 5000 нФ = 17.67 / 5000 нФ

1 / C_total = 1 / (17.67 / 5000) нФ = 5000 / 17.67 нФ

C_total ≈ 283 нФ

Теперь у нас есть общая емкость данной схемы.

Известно также, что конденсаторы подключены к источнику с напряжением 220 В. Напряжение на каждом конденсаторе в схеме с последовательным соединением будет одинаковым и равным напряжию источника.

Таким образом, напряжение на втором конденсаторе (V2) также равно 220 В.

Заряд (Q) на конденсаторе определяется по формуле:

Q = C * V

Где C - емкость конденсатора, V - напряжение на конденсаторе.

Теперь у нас есть значения емкости и напряжения на втором конденсаторе. Подставляя значения:

Q2 = 283 нФ * 220 В

Q2 ≈ 62 260 нанокулонов

Таким образом, заряд на втором конденсаторе составляет около 62 260 нанокулонов (нКл).

Однако, вопрос говорит, что второй конденсатор наполнили керосином (E = 2).

Удельная емкость (ε) конденсатора измеряет, насколько емкость изменяется при замене диэлектрика (в данном случае, керосина).

При условии, что диэлектрик керосина удвоил емкость конденсатора, умножим полученное значение емкости на коэффициент (E = 2):

Q2_updated = Q2 * E

Q2_updated ≈ 62 260 нКл * 2

Q2_updated ≈ 124 520 нКл

Таким образом, заряд на втором конденсаторе после наполнения его керосином составит около 124 520 нанокулонов (нКл).

Изменился заряд на втором конденсаторе с 62 260 нКл до 124 520 нКл.