Question

Визначити енергію електричного поля плоского конденсатора з площею кожної обкладки 500 см2. Заряд конденсатора 200 нКл, а діелектриком служить парафінований папір товщиною 1,77 мм. Діелектричну проникність парафінованого паперу прийняти рівною 2.​

Answer 1

Енергія електричного поля плоского конденсатора може бути обчислена за формулою:

W = (1/2) * C * V^2

де С - ємність конденсатора в фарадах, V - напруга на конденсаторі в вольтах.

Ємність конденсатора з діелектриком можна обчислити за формулою:

C = ε * ε0 * S / d

де ε - діелектрична проникність діелектрика, ε0 - електрична стала, S - площа кожної обкладки в квадратних метрах, d - відстань між обкладками в метрах.

Підставляємо відомі значення:

S = 500 см^2 = 0.05 м^2

d = 1.77 мм = 0.00177 м

ε = 2

ε0 = 8.85 * 10^-12 Ф/м

C = 2 * 8.85 * 10^-12 * 0.05 / 0.00177 ≈ 0.25 пФ

Заряд конденсатора виразимо через ємність та напругу:

Q = C * V

V = Q / C = 200 * 10^-9 / (0.25 * 10^-12) = 800 В

Отже, напруга на конденсаторі дорівнює 800 В.

Підставляємо відомі значення в формулу для енергії електричного поля:

W = (1/2) * 0.25 * 10^-12 * (800)^2 ≈ 0.064 мкДж

Отже, енергія електричного поля плоского конденсатора дорівнює близько 0.064 мкДж.

Answer 2

Для визначення енергії електричного поля плоского конденсатора можна скористатися формулою:

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

де: - E - енергія електричного поля - C - ємність конденсатора - V - напруга на конденсаторі

Для визначення ємності конденсатора можна скористатися формулою:

C = (ε₀ * εᵣ * A) / d

де: - ε₀ - діелектрична стала вакууму (8.85 * 10^-12 Ф/м) - εᵣ - діелектрична проникність діелектрика - A - площа кожної обкладки конденсатора - d - відстань між обкладками

Замінивши значення в формулах, отримаємо:

C = (8.85 * 10^-12 Ф/м * 2 * 500 см²) / (1.77 мм)

E = (1/2) * (8.85 * 10^-12 Ф/м * 2 * 500 см²) / (1.77 мм) * (200 нКл)^2

Після обчислень отримаємо значення енергії електричного поля плоского конденсатора.

Зверніть увагу, що використовуються одиниці СІ для всіх величин.