Question

Между пластинами плоского конденсатора площадью 500 〖см〗^2находится металлическая пластинка такой же площади. Расстояние между обкладками конденсатора 5 см, толщина пластинки 1м. Какую работу нужно совершить, чтобы извлечь эту пластинку из конденсатора, если он подключен к источнику, дающему напряжение 100 В?

Answer 1

Между пластинами плоского конденсатора площадью 500 〖см〗^2находится металлическая пластинка такой же площади. Расстояние между обкладками конденсатора 5 см, толщина пластинки 1см. Какую работу нужно совершить, чтобы извлечь эту пластинку из конденсатора, если он подключен к источнику, дающему напряжение 100 В?
Дано U=100 В  d=5 см  а=1 cм   S=500 см2

если внутри конденсатора находится металлическая пластина,  то такую систему можно рассматривать как два кондесатора соединенных последовательно
1/Co= 1/C1 +1/C2= (d-a)/εο*S    
Co=εο*S/(d-a) - начальная емкость с пластиной
Wo=Co*U^2/2 - начальная энергия
W=C*U^2/2    C=εo*S/d
A=W-Wo
Все вычисления сам у меня на это здоровья нет

Answer 2

Для решения данной задачи нам понадобится знание о емкости конденсатора и работе, которую нужно совершить, чтобы переместить заряд в электрическом поле.

Емкость конденсатора можно вычислить по формуле:

C = ε₀A/d,

где C - емкость конденсатора, ε₀ - электрическая постоянная, A - площадь пластин конденсатора, d - расстояние между пластинами.

Значение ε₀ равно приблизительно 8,85 × 10^(-12) Ф/м.

Для данного конденсатора емкость будет:

C = (8,85 × 10^(-12) Ф/м) × (500 см² / 10^4 см²) / (5 см / 100 см) ≈ 8,85 × 10^(-9) Ф.

Напряжение на конденсаторе U = 100 В.

Когда металлическая пластинка находится между пластинами конденсатора, она занимает часть его емкости, и на ней накапливается заряд. Чтобы извлечь пластинку, нужно совершить работу против силы притяжения этого заряда к пластине.

Работа W, которую нужно совершить, чтобы переместить заряд Q в электрическом поле с напряжением U, можно вычислить по формуле:

W = Q × U.

Заряд на пластинке можно найти из формулы для емкости конденсатора:

C = Q/U,

Q = C × U.

Подставляя значения, получаем:

Q = (8,85 × 10^(-9) Ф) × (100 В) ≈ 8,85 × 10^(-7) Кл.

И, наконец, работа, которую нужно совершить, чтобы извлечь пластинку из конденсатора, будет равна:

W = Q × U = (8,85 × 10^(-7) Кл) × (100 В) ≈ 8,85 × 10^(-5) Дж.

Ответ: нужно совершить работу примерно 8,85 × 10^(-5) Дж, чтобы извлечь металлическую пластинку из плоского конденсатора, если он подключен к источнику, дающему напряжение 100 В.