Question

Плоский конденсатор с расстоянием между пластинами 1 см,заряжен до разности потенциалов 1 кВ.Определить объемную плотность энергии поля конденсатора, если диэлектрик стекло.Ответ записать в системе СИ и СГС.Решение должно быть описано подетально

Answer 1

Ну за такие баллы хоть по буквам:-)
Короче:
объемная плотность энергии - эта точно такая же плотность, как плотность любого материала (типа у воды 1000кг/м^3 ) с одним нюансом. Объемная плотность энергии - это количество энергии(!!!) в одной единице объема пространства(!!!). Плотность энергии обычно выражается той же буквой, что и плотность материала - ρ.
ρ = W/V
Энергия конденсатора - это энергия заключенная в пространстве между пластинами конденсатора.
W = CU^2/2
 C - это емкость конденсатора. Для плоского конденсатора C = ξξ_0*S/d (ξ-относительная диэлектрическая проницаемость, ξ_0 - абсолютная диэлектрическая проницаемость =8.85*10^(-12), S - площадь обкладок, d - расстояние между ними)
U - напряжение на конденсаторе. Точнее это падение напряжения, которое происходит в цепи. разность потенциалов двух проводов, подключенных к конденсатору.

Отсюда, подставляя все известные данные в формулу, получим:
ρ = ξξ_0*S/d*U^2/(2*Sd) = ξξ_0*U^2/(2d^2) = 4.7*8.85*10^(-12)*10^6/(2*10^(-4)) = 0.2 В/м^3

Практической значимости объемной плотности энергии я не видел никакой, хотя опыт в физике имею достаточный. Это только может понадобиться завтра на ЕГЭ, так что стоит только вызубрить то, что я тебе написал...

Надеюсь, я достаточно подробно все разобрал!

Answer 2

Для определения объемной плотности энергии поля конденсатора воспользуемся формулой:

ε = (1/2) * ε₀ * E²

где ε₀ - электрическая постоянная, E - напряженность электрического поля.

Напряженность электрического поля в плоском конденсаторе можно найти с помощью формулы:

E = V / d

где V - разность потенциалов между пластинами, d - расстояние между пластинами.

В данном случае разность потенциалов V равна 1 кВ (1000 В), а расстояние между пластинами d - 1 см (0.01 м).

Подставляя значения в формулу для E, получаем:

E = 1000 В / 0.01 м = 100000 В/м

Теперь вычислим объемную плотность энергии поля конденсатора:

ε = (1/2) * ε₀ * E²

где ε₀ ≈ 8.85 * 10⁻¹² Ф/м - диэлектрическая проницаемость вакуума.

Рассчитаем значение в СИ:

ε = (1/2) * 8.85 * 10⁻¹² Ф/м * (100000 В/м)² = 4.425 Ж/м³

Объемная плотность энергии поля конденсатора в системе СИ равна 4.425 Дж/м³.

Теперь найдем значение в СГС:

1 Дж = 10⁷ эрг

еще:

1 м = 10² см

Для перевода полученного результата из системы СИ в СГС нужно учесть, что:

1 Дж/м³ = 10⁷ эрг/см³

а также:

4.425 Дж/м³ = 4.425 * 10⁷ эрг/см³

Таким образом, объемная плотность энергии поля конденсатора в системе СГС равна 4.425 * 10⁷ эрг/см³.