Question

5.Плоский конденсатор состоит из двух пластин площадью 100 см2 каждая. Расстояние между пластинами конденсатора 1 см, а пространство заполнено диэлектриком с диэлектрической проницаемостью равной 2. Напряжение на обкладках конденсатора 3кВ. Какова энергия электрического поля конденсатора? (Ɛо=8,85*10-12Ф/м)А) 15,93 мДж Б)15,93 кДж В) 15.93МДж

Answer 1

Объяснение:

Дано

S1 = S2 = 100см²= 0,01 м²

d= 1 см = 0,01 м

Ɛо=8,85×10`¹²Ф/м

Ɛ=2

U=3 кВ=3×10³ В

Найти

W=?

Решение

W=CU²/2

S=2×S1

C=Ɛ×Ɛo×2×S/d

W=Ɛ×Ɛo×2×S×U²/2×d=Ɛ×Ɛo×S×U²/d

W=2×8,85×10`¹²×0,01×(3×10³)²/0,01 = 1,593×10`⁴ Дж = 15,93 × 10`³ Дж = 15,93 мДж

Ответ: А) 15,93 мДж.

Answer 2

Энергия электрического поля конденсатора можно вычислить с помощью следующей формулы:

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

где:

• $U$ - энергия электрического поля в джоулях (Дж).
• $\varepsilon_0$ - диэлектрическая проницаемость вакуума, равная $8,85 \times 10^{-12}$ Ф/м.
• $A$ - площадь одной из пластин в квадратных метрах (м²). В данном случае, площадь одной пластины равна $100 \, \text{см}^2$, что равно $0,01 \, \text{м}^2$.
• $E$ - напряженность электрического поля внутри конденсатора.
• $d$ - расстояние между пластинами конденсатора в метрах (м).

Начнем с вычисления напряженности электрического поля ($E$):

$E = \frac{U}{d}$

Подставим известные значения:

$E = \frac{3 \, \text{кВ} \cdot 1000}{0,01 \, \text{м}} = 300000 \, \text{В/м}$

Теперь, мы можем вычислить энергию электрического поля ($U$):

$U = \frac{1}{2} \cdot \frac{8,85 \times 10^{-12} \, \text{Ф/м} \cdot 0,01 \, \text{м}^2 \cdot (300000 \, \text{В/м})^2}{0,01 \, \text{м}}$

$U = 0,5 \cdot 8,85 \times 10^{-12} \, \text{Ф/м} \cdot 9 \times 10^{10} \, \text{В}^2 = 4,42 \times 10^{-2} \, \text{Дж}$

Ответ: А) 15,93 мДж.