Плоский конденсатор с площадью пластин 10дм2 и расстоянием между ними 0,5мм имеет заряд 2*10^-8Кл. Конденсатор заполнен диэлектриками и диэлектрической проницаемостью, равно 6. Определить емкость, напряженность и энергию электрического конденсатора.
Дано найти и решение
Площадь пластин конденсатора (A) = 10 дм^2 = 10 * 10^-4 м^2
Расстояние между пластинами (d) = 0,5 мм = 0,5 * 10^-3 м
Заряд конденсатора (Q) = 2 * 10^-8 Кл
Диэлектрическая проницаемость (ε) = 6
Требуется найти:
Емкость конденсатора (C)
Напряженность электрического поля (E)
Энергию электрического конденсатора (U)
1. Расчет емкости конденсатора (C):
Емкость конденсатора определяется по формуле C = ε * ε0 * A / d, где ε0 = 8,85 * 10^-12 Ф/м - диэлектрическая постоянная.
Подставим значения в формулу:
C = 6 * 8,85 * 10^-12 Ф/м * 10 * 10^-4 м^2 / 0,5 * 10^-3 м
C = 6 * 8,85 * 10^-12 Ф/м * 10 * 10^-4 м^2 / 0,5 * 10^-3 м = 0,1062 Фарад
Ответ: Емкость конденсатора составляет 0,1062 Фарада.
2. Расчет напряженности электрического поля (E):
Напряженность электрического поля внутри конденсатора определяется по формуле E = U / d, где U - напряжение на конденсаторе.
У нас есть заряд Q и емкость C. Напряжение на конденсаторе можно рассчитать по формуле U = Q / C.
Подставим значения и рассчитаем U:
U = 2 * 10^-8 Кл / 0,1062 Ф = 1,881 * 10^-7 Кл/Ф
Теперь найдем напряженность электрического поля:
E = 1,881 * 10^-7 Кл/Ф / 0,5 * 10^-3 м = 3,762 * 10^2 В/м
Ответ: Напряженность электрического поля внутри конденсатора составляет 3,762 * 10^2 В/м.
3. Расчет энергии электрического конденсатора (U):
Энергия электрического конденсатора может быть рассчитана по формуле U = 0,5 * C * U^2, где U - напряжение на конденсаторе.
Подставим значения и рассчитаем U:
U = 0,5 * 0,1062 Ф * (1,881 * 10^-7 Кл/Ф)^2 = 1,990 * 10^-12 Дж
Ответ: Энергия электрического конденсатора составляет 1,990 * 10^-12 Дж.