Question

Плоский воздушный конденсатор емкостью 0,5 мкФ подключили к источнику постоянного напряжения 100 В. а)Какой заряд накопит конденсатор при зарядке? б)Чему равна энергия заряженного конденсатора? в)После отключения конденсатора от источника напряжения расстояние между его пластинами увеличили в 2 раза.Веществом с какой диэлектрической проницаемостью необходимо заполнить пространство между пластинами, чтобы энергия заряженного конденсатора осталась неизменной?

Answer 1

A)q=CU=0,5*10^-6*100=0,5*10^-4 Кл
б)W=CU^2/2=0,5*10^-6*10^4/2=0,25*10^-2 Дж
в)Если расстояние увеличили в 2 раза,то диэлектрическая проницаемость должна быть в 2 раза меньше

Answer 2

Заряд накопителя конденсатора при зарядке

При подключении плоского воздушного конденсатора емкостью 0,5 мкФ к источнику постоянного напряжения 100 В, можно вычислить заряд, накопленный на конденсаторе в процессе зарядки. Для этого можно использовать формулу:

q = C * U

где: - q - заряд на конденсаторе, - C - емкость конденсатора, - U - напряжение источника.

Подставляя значения в формулу, получаем:

q = 0,5 мкФ * 100 В = 50 мкКл

Таким образом, заряд накопленного на конденсаторе при зарядке составляет 50 мкКл.

Энергия заряженного конденсатора

Энергия заряженного конденсатора может быть вычислена с использованием следующей формулы:

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

где: - W - энергия заряженного конденсатора, - C - емкость конденсатора, - U - напряжение на конденсаторе.

Подставляя значения в формулу, получаем:

W = (1/2) * 0,5 мкФ * (100 В)^2 = 2500 мкДж

Таким образом, энергия заряженного конденсатора составляет 2500 мкДж.

Изменение расстояния между пластинами конденсатора

После отключения конденсатора от источника напряжения, расстояние между его пластинами увеличили в 2 раза. Для того чтобы энергия заряженного конденсатора осталась неизменной, необходимо заполнить пространство между пластинами веществом с диэлектрической проницаемостью, которая компенсирует увеличение расстояния.

Для определения диэлектрической проницаемости необходимо использовать формулу:

C' = k * C

где: - C' - емкость конденсатора с диэлектриком, - k - диэлектрическая проницаемость, - C - емкость конденсатора без диэлектрика.

Так как энергия заряженного конденсатора остается неизменной, то можно записать:

W = (1/2) * C * U^2 = (1/2) * C' * U^2

Подставляя значения и учитывая, что емкость конденсатора увеличилась в 2 раза, получаем:

(1/2) * 0,5 мкФ * (100 В)^2 = (1/2) * (2 * 0,5 мкФ) * (100 В)^2

Таким образом, для того чтобы энергия заряженного конденсатора осталась неизменной, необходимо заполнить пространство между пластинами веществом с диэлектрической проницаемостью, равной 2.