Question

Плоский конденсатор, заряджений до різниці потенціалів 160 В, вміщено в гас. Площа кожної його пластини 250 см2, а відстань між ними 1,2 мм. Визначте енергію електричного поля конденсатора. Діелектрична проникність гасу 2,1

Answer 1

Ответ:

• Энергия электрического поля конденсатора равна $\displaystyle \boldsymbol{W} \approx \boldsymbol{5\cdot 10^{-6}}$ Дж

Объяснение:

Дано:

U=160 В

S=250 см² = 250·10⁻⁴ м²

d=1,2 мм = 1,2·10⁻³ м

ε=2,1

ε₀=8,85·10⁻¹² Ф/м

Найти: W - ?

Решение:

Электроемкость конденсатора можно найти по формуле: $\boxed{C=\frac{\varepsilon_0 \varepsilon S}{d} }$, где ε₀ - электрическая постоянная, ε - диэлектрическая проницаемость среды, S - площадь обкладок конденсатора, d - расстояние между обкладками.

Энергию электрического поля конденсатора можно найти по формуле: $\boxed{W=\frac{CU^2}{2} }$, где C - электроемкость конденсатора, U - разность потенциалов (напряжение).

Итак, электроемкость конденсатора:

$\displaystyle \boldsymbol{C}=\frac{\varepsilon_0 \varepsilon S}{d} =\frac{8,85\cdot 10^{-12} \; \frac{\Phi}{\textsc{m}}\cdot 2,1 \cdot 250\cdot 10^{-4} \; \textsc{m}^2 }{1,2\cdot 10^{-3}\; \textsc{m}} \approx\boldsymbol{3,87\cdot 10^{-10}\; \Phi}$

Тогда энергия электрического поля конденсатора:

$\displaystyle \boldsymbol{W}=\frac{CU^2}{2} =\frac{3,87\cdot 10^{-10}\; \Phi \cdot (160\; \text{B})^2}{2} \approx \boldsymbol{5\cdot 10^{-6}}$ Дж

#SPJ1

Answer 2

Для визначення енергії електричного поля конденсатора можна скористатись формулою:

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

де E - енергія електричного поля, C - ємність конденсатора, V - різниця потенціалів.

Ємність конденсатора можна визначити за формулою:

C = (ε₀ * εᵣ * A) / d,

де ε₀ - діелектрична стала (ε₀ ≈ 8.85 * 10^-12 Ф/м), εᵣ - діелектрична проникність гасу, A - площа пластини конденсатора, d - відстань між пластинами.

Підставивши значення в формули, отримаємо:

C = (8.85 * 10^-12 Ф/м * 2.1 * 250 * 10^-4 м²) / (1.2 * 10^-3 м) ≈ 3.69 * 10^-11 Ф,

V = 160 В.

Тепер можемо обчислити енергію електричного поля:

E = (1/2) * (3.69 * 10^-11 Ф) * (160 В)^2 ≈ 1.18 * 10^-5 Дж.

Отже, енергія електричного поля конденсатора становить приблизно 1.18 * 10^-5 Дж.