Question

Определить работу, совершаемую при выемки диэлектрика из плоского конденсатора, подключённого к источнику питания с Эдс 10В. Электроемкость конденсатора с диэлектриком 5Мкф, диэлектрическая проницаемость е=5

Answer 1

Ответ:

A=0,0002 Дж

Объяснение:

U=10 В

C₁=5 мкФ=0,000005 Ф

ε₁=5

ε₂=1

А=?

A=W₁-W₂

W₁=C₁*U²/2

W₂=C₂*U²/2, C₂=ε₂*ε₀*S/d, C₁=ε₁*ε₀*S/d ⇒ C₂=C₁*ε₂/ε₁ ⇒

W₂=C₁*U²*ε₂/(2*ε₁)

A=C₁*U²*(1-ε₂/ε₁ )/2=0,000005*10²*(1-1/5)/2=0,0002 Дж

Answer 2

Для определения работы, совершаемой при выемке диэлектрика из плоского конденсатора, можно использовать энергетический подход.

Работа (W) при выемке диэлектрика из конденсатора равна изменению энергии конденсатора, что можно выразить следующей формулой:

W = ΔU = U2 - U1

где: W - работа, совершаемая при выемке диэлектрика, ΔU - изменение энергии конденсатора, U2 - начальная энергия конденсатора с диэлектриком, U1 - конечная энергия конденсатора без диэлектрика.

Изначально, когда диэлектрик находится внутри конденсатора, его энергия равна:

U2 = (1/2) * С * V^2

где: С - емкость конденсатора, V - напряжение на конденсаторе.

Таким образом, начальная энергия U2:

U2 = (1/2) * 5μF * (10V)^2 = (1/2) * 5μF * 100V^2 = 250μJ

Когда диэлектрик вынимается, емкость конденсатора изменяется. Емкость конденсатора без диэлектрика равна:

С1 = С / е

где: е - диэлектрическая проницаемость.

С1 = 5μF / 5 = 1μF

Теперь, конечная энергия U1:

U1 = (1/2) * 1μF * (10V)^2 = (1/2) * 1μF * 100V^2 = 50μJ

Теперь мы можем определить работу W:

W = U2 - U1 = 250μJ - 50μJ = 200μJ

Таким образом, работа, совершаемая при выемке диэлектрика из плоского конденсатора, составляет 200 микроджоулей (μJ).