На рисунке изображен воздушный конденсатор с площадью пластин S = 25 cм2 и расстоянием между пластинами 0,5 мм (ε0 = 8,85 ∙ 10–12 Ф/м). 
1. Определи емкость конденсатора.
ответ (округли до целого числа и запиши в пФ): C = пФ
2. Определи энергию электрического поля, если заряд, сообщенный конденсатору, равен 0,44мкКл.
ответ:
3. Как изменится энергия электрического поля, если подключить в цепь параллельно конденсатор c такой же емкостью?
ответ:
Назад
Проверить
C = ε0 * S / d,
где С - емкость конденсатора, ε0 - электрическая постоянная (8,85 * 10^(-12) Ф/м), S - площадь пластин конденсатора (25 см^2), d - расстояние между пластинами (0,5 мм = 0,5 * 10^(-3) м).
Подставим известные значения:
C = (8,85 * 10^(-12) Ф/м) * (25 см^2) / (0,5 * 10^(-3) м) = (8,85 * 25) * (10^(-12) Ф/м) / (0,5 * 10^(-3) м) = 221,25 * 10^(-12) Ф / (0,5 * 10^(-3) м) = 442,5 * 10^(-12) Ф / (0,5 * 10^(-3) м) = 885 * 10^(-12) Ф / (0,5 * 10^(-3) м) = 1770 * 10^(-12) Ф / (0,5 * 10^(-3) м) = 3540 * 10^(-12) Ф / (0,5 * 10^(-3) м) = 7080 * 10^(-12) Ф / (0,5 * 10^(-3) м) = 1,416 * 10^(-9) Ф = 1,416 нФ.
Ответ: С = 1,416 нФ (округляем до целого числа и записываем в пФ).
2. Энергия электрического поля конденсатора вычисляется по формуле:
W = (1/2) * C * (U^2),
где W - энергия электрического поля, C - емкость конденсатора (1,416 нФ = 1,416 * 10^(-9) Ф), U - напряжение на конденсаторе.
Мы знаем, что заряд, сообщенный конденсатору, равен 0,44 мкКл = 0,44 * 10^(-6) Кл. Заряд на конденсаторе связан с напряжением следующим соотношением:
Q = C * U,
где Q - заряд на конденсаторе.
Решим это уравнение относительно U:
U = Q / C = (0,44 * 10^(-6) Кл) / (1,416 * 10^(-9) Ф) = (0,44 / 1,416) * (10^(-6) Кл / 10^(-9) Ф) = (0,3104) * (10^(3) В) = 310,4 В.
Теперь можем рассчитать энергию электрического поля:
W = (1/2) * (1,416 * 10^(-9) Ф) * (310,4 В)^2 = (1/2) * 1,416 * 10^(-9) Ф * (310,4 В * 310,4 В) = 0,708 * 10^(-9) Ф * 96347,36 В^2 = (0,708 * 96347,36) * 10^(-9+6-9) В*В = 68095,77 * 10^(-9) В^2 = 68095,77 нВ^2.
Ответ: W = 68095,77 нВ^2.
3. Если подключить в цепь параллельно конденсатору еще один конденсатор с такой же емкостью, то общая емкость такой цепи будет удвоенной, то есть C1 + C2 = 2C, где C1 и C2 - емкости каждого конденсатора.
Так как энергия электрического поля конденсатора выражается через емкость, то при удвоении емкости энергия электрического поля увеличивается вдвое.
Очевидно, что энергия электрического поля увеличится.
Ответ: Энергия электрического поля увеличится.