Question

на лето задали кр по физике. а я совсем её не понимаю, и тем более уже ничего не помню( никаких обозначений, ничего).Помогите пожалуйста решить задачу с полным решением и с  дано и что найти энергия плоского воздушного конденсатора отключенного от источника тока равна 20 дж.какую работу нужно совершить ,чтобы увеличить расстояние между пластинами конденсатора в 4 раза.

Answer 1

Дано: 
W = 20 Дж
Найти 
А
Решение
A = дельта W
W = (e0*e*E^2*S*d)/2
Если увеличить d расстояние между пластинами конденсатора в 4 раза, W энергия увеличится в 4 раза
A=4W-W=3W 
A = 3*20 = 60 Дж

Answer 2

Дано
d1=4d0
W0=20Дж
А-?

Конденсатор отключен от источника 
заряд сохраняется


Энергия заряженного конденсатора
формула


Eмкость плоского конденсатора
было


раздвигаем пластины
стало


Энергия после раздвижения пластин



работа равна изменению потенциальной энергии взятой с противоположным знаком

Answer 3

Для решения задачи нам понадобятся формулы, описывающие энергию и емкость конденсатора.

Энергия конденсатора вычисляется по формуле:

E = (1/2) * C * V^2,

где C - емкость, V - напряжение между обкладками.

Емкость конденсатора расчитывается по формуле:

C = ε * S / d,

где ε - диэлектрическая проницаемость воздуха (для воздуха ≈ 8,85 * 10^-12 Ф/м), S - площадь пластин, d - расстояние между пластинами.

Задача говорит нам, что энергия конденсатора равна 20 Дж. Это означает, что при подключении конденсатора к источнику тока на него было заряжено такое количество экспериментально обнаруженной зарядки, что напряжение на обкладках составило U.

Чтобы узнать, какую работу нужно совершить, чтобы увеличить расстояние между пластинами в 4 раза, мы можем использовать следующий подход:

1. Посчитаем емкость конденсатора до изменения расстояния между пластинами.
2. Найдем напряжение на обкладках конденсатора по формуле U = sqrt(2*E/C).
3. Увеличим расстояние между пластинами в 4 раза, что приведет к изменению емкости конденсатора. По формуле для емкости найдем новую емкость.
4. Найдем новое напряжение на обкладках.
5. Вычислим энергию конденсатора после увеличения расстояния между пластинами.
6. Найдем работу, которую необходимо совершить, используя разность энергий до и после увеличения расстояния между пластинами.

Итак, поехали.

Дано: E1 = 20 Дж, d1 - исходное расстояние между пластинами
Найти: работу, W, необходимую для увеличения расстояния между пластинами в 4 раза.

Решение:

1. Емкость конденсатора до изменения расстояния между пластинами:

C1 = ε * S / d1

2. Напряжение на обкладках до изменения расстояния между пластинами:

U1 = sqrt(2 * E1 / C1)

3. Увеличение расстояния между пластинами в 4 раза приводит к изменению емкости в соответствии с формулой емкости:

C2 = ε * S / (4 * d1)

4. Напряжение на обкладках после увеличения расстояния:

U2 = sqrt(2 * E1 / C2)

5. Энергия конденсатора после увеличения расстояния между пластинами:

E2 = (1/2) * C2 * U2^2

6. Работа, необходимая для увеличения расстояния между пластинами в 4 раза:

W = E2 - E1

Подставим найденные значения:

W = (1/2) * ε * S * (U2^2 - U1^2) = (1/2) * 8,85 * 10^-12 Ф/м * S * [((sqrt(2 * 20 / (ε * S / d1)))^2) - ((sqrt(2 * 20 / (ε * S / (4 * d1))))^2)]

S сократится и выносится за скобки:

W = (1/2) * 8,85 * 10^-12 Ф/м * [((sqrt(2 * 20 / (ε * d1)))^2) - ((sqrt(2 * 20 / (ε * (d1/4))))^2)] * S

W = (1/2) * 8,85 * 10^-12 Ф/м * [((sqrt(2 * 20 / (8,85 * 10^-12 Ф/м * d1)))^2) - ((sqrt(2 * 20 / (8,85 * 10^-12 Ф/м * (d1/4))))^2)] * S

W = (1/2) * (20 * 4 - 20) = 30 Дж

Ответ: чтобы увеличить расстояние между пластинами конденсатора в 4 раза, нужно совершить работу W = 30 Дж.