Какое количество теплоты Q выделяется, когда металлический шар радиусом R=10 см, заряженный до потенциала 200 В, заземляется и находится в воздухе?

Физика 11 класс Электростатика Количество теплоты металлический шар радиус 10 см потенциал 200 В заземление физика 11 класс Новый

Чтобы найти количество теплоты Q, выделяющееся при заземлении металлического шара, нам нужно использовать формулу для электрической энергии, которая хранится в заряженном теле. Эта энергия преобразуется в тепло при заземлении.

Энергия, хранящаяся в заряженном проводнике, рассчитывается по формуле:

W = (1/2) C U^2

где:

• W - энергия (в Джоулях);
• C - электрическая ёмкость шара (в Фарадах);
• U - потенциал шара (в Вольтах).

Теперь давайте найдем ёмкость C металлического шара. Для сферы радиусом R ёмкость рассчитывается по формуле:

C = 4 π ε0 * R

где:

• ε0 - электрическая постоянная, примерно равна 8.85 * 10^(-12) Ф/м;
• R - радиус шара (в метрах).

Подставим значение радиуса R = 10 см = 0.1 м:

C = 4 π (8.85 10^(-12)) 0.1

Теперь можем вычислить ёмкость:

C ≈ 1.11 * 10^(-12) Ф

Теперь подставим ёмкость и потенциал U = 200 В в формулу для энергии:

W = (1/2) (1.11 10^(-12)) * (200^2)

Вычислим:

W ≈ (1/2) (1.11 10^(-12)) * 40000

W ≈ 2.22 * 10^(-8) Дж

Таким образом, количество теплоты Q, выделяющееся при заземлении шара, равно:

Q = W ≈ 2.22 * 10^(-8) Дж

В итоге, количество теплоты, выделяющееся при заземлении металлического шара, составляет примерно 2.22 * 10^(-8) Дж.