Question

Помогите решить задачи по физике. Необязательно решение, хотя бы формулы 1. Расстояние между вертикальными пластинами в плоском воздушном конденсаторе равна 6мм. Его погружают до половины в смазку (ε=7). Как при этом изменится емкость конденсатора? 2. На пластинах плоского воздушного конденсатора с площадью пластин 150 см2 находится заряд 5*10^-8 Кл. Каковы сила взаимного притяжения между пластинами и объемная плотность энергии поля конденсатора? 3. Два конденсатора емкостью 5 и 7 мкФ последовательно подсоединены к источнику с разностью потенциалов 200 В. Каковы будут заряды и разность потенциалов батареи, если конденсаторы отсоединить от источника и соединить параллельно?

Answer 1

           Сделал только первые две, в третьей почему-то получается отрицательный заряд на конденсаторах

Answer 2

Давайте рассмотрим каждую из задач по очереди и предоставим формулы для их решения:

1. Изменение емкости конденсатора в смазке:

Емкость конденсатора определяется формулой:

$C = \frac{{\varepsilon_0 \cdot A}}{{d}},$

где:

• $C$ - емкость конденсатора,
• $\varepsilon_0$ - электрическая постоянная (пермиттивность вакуума),
• $A$ - площадь пластин,
• $d$ - расстояние между пластинами.

При погружении конденсатора в смазку с относительной диэлектрической проницаемостью $\varepsilon$, емкость изменяется:

$C' = \frac{{\varepsilon \cdot \varepsilon_0 \cdot A}}{{d}}.$

Чтобы узнать, как изменится емкость ($C'$) при погружении в смазку, подставим $\varepsilon = 7$ и $d = 6 \, \text{мм} = 0.006 \, \text{м}$:

$C' = \frac{{7 \cdot \varepsilon_0 \cdot 150 \, \text{см}^2}}{{0.006 \, \text{м}}}.$

2. Сила взаимного притяжения между пластинами и объемная плотность энергии поля конденсатора:

Сила взаимодействия между заряженными пластинами конденсатора определяется законом Кулона:

$F = \frac{{k \cdot |Q_1 \cdot Q_2|}}{{d^2}},$

где:

• $F$ - сила взаимодействия,
• $k$ - электростатическая постоянная ($k = \frac{1}{{4\pi\varepsilon_0}}$),
• $Q_1$ и $Q_2$ - заряды на пластинах,
• $d$ - расстояние между пластинами.

Также можно найти объемную плотность энергии поля конденсатора ($U$):

$U = \frac{1}{2} \cdot \varepsilon_0 \cdot E^2,$

где $E$ - напряженность электрического поля между пластинами конденсатора, которая связана с напряжением ($V$) и расстоянием ($d$) между пластинами следующим образом:

$E = \frac{V}{d}.$

3. Заряды и разность потенциалов батареи при последовательном и параллельном соединении конденсаторов:

При последовательном соединении конденсаторов с разностью потенциалов $V$ заряды на них могут быть найдены через следующие формулы:

$Q_1 = C_1 \cdot V,$ $Q_2 = C_2 \cdot V,$

где $C_1$ и $C_2$ - емкости конденсаторов.

При параллельном соединении конденсаторов заряды на них остаются прежними:

$Q_1 = C_1 \cdot V,$ $Q_2 = C_2 \cdot V,$

а разность потенциалов батареи ($V_{\text{батареи}}$) определяется так:

$V_{\text{батареи}} = V_{1} = V_{2}.$

Теперь у вас есть формулы для решения каждой из задач. Вы можете подставить известные значения и рассчитать результаты для конкретных ситуаций.