Question

1)Напишите соотношения, выражающие энергию заряженного конденсатора. Опишите ситуации, в которых использование какого-либо из соотношений предпочтительно 2) Напишите соотношения (их 3), выражающие объемную плотность энергии электрического поля. Выразите эти же соотношения через плотность свободных и связанных зарядов.​

Answer 1

Ответ:

Объяснение:

1)

Энергия заряженного конденсатора:

W = C·U²/2

W = q² / (2·C)

W = q·U / 2

Ситуация: на электролитическом конденсаторе написано:

C = 47 пФ

U = 400 В

Мы просто рассчитываем энергию конденсатора по первой формуле.

2)

Объемная плотность энергии электрического поля:

ω = С·U² / (2·S·d)

ω = ε·ε₀·E/2

ω = E·G / 2

Answer 2

1. Соотношения, выражающие энергию заряженного конденсатора:

   a) Энергия конденсатора через заряд (Q) и напряжение (U) между его обкладками: E = (1/2) * C * U^2, где E - энергия конденсатора, C - ёмкость конденсатора, U - напряжение между обкладками.

   b) Энергия конденсатора через заряд (Q) и ёмкость (C): E = (1/2) * Q^2 / C, где E - энергия конденсатора, Q - заряд на конденсаторе, C - ёмкость конденсатора.

   c) Энергия конденсатора через электрическую постоянную (ε₀), площадь обкладок (A), и расстояние между обкладками (d): E = (1/2) * ε₀ * A * U^2 / d, где E - энергия конденсатора, ε₀ - электрическая постоянная, A - площадь обкладок, U - напряжение между обкладками, d - расстояние между обкладками.

   В ситуациях, когда известны ёмкость и напряжение конденсатора, предпочтительнее использовать первое соотношение. Если известен заряд и ёмкость, то второе соотношение более удобно. Третье соотношение полезно, если известны параметры геометрии конденсатора и электрическая постоянная.

2. Соотношения, выражающие объемную плотность энергии электрического поля:

   a) С использованием напряженности электрического поля (E): U = (1/2) * ε₀ * E^2, где U - объемная плотность энергии электрического поля, ε₀ - электрическая постоянная, E - напряженность электрического поля.

   b) С использованием диэлектрической проницаемости (ε) и индукции электрического поля (D): U = (1/2) * D * E, где U - объемная плотность энергии электрического поля, D = ε * E, ε - диэлектрическая проницаемость среды, E - напряженность электрического поля.

   c) С использованием плотности свободных зарядов (ρ) и напряженности электрического поля (E): U = (1/2) * ε₀ * E^2 = (1/2) * ρ * φ, где U - объемная плотность энергии электрического поля, ε₀ - электрическая постоянная, E - напряженность электрического поля, ρ - плотность свободных зарядов, φ - электрический потенциал.

   Эти соотношения позволяют выразить объемную плотность энергии электрического поля через различные параметры, включая напряженность поля, диэлектрическую проницаемость среды и плотность зарядов. Выбор конкретного соотношения зависит от доступных данных и контекста задачи.