Какова была разность потенциалов, до которой был заряжен плоский слюдяной конденсатор с площадью пластин S = 1,1 см2, зазором d = 3 мм и выделившийся энергией W = 1 мкДж? Ответ дайте в кВ с точностью до целых чисел.

Физика 11 класс Электрические цепи и конденсаторы разность потенциалов плоский слюдяной конденсатор площадь пластин зазор Энергия 11 класс физика вычисление электрический конденсатор формулы кВ учебный материал Новый

Чтобы найти разность потенциалов, до которой был заряжен плоский слюдяной конденсатор, нам нужно использовать формулы, связанные с энергией, ёмкостью и напряжением.

Исходные данные, которые у нас есть:

• Площадь пластин конденсатора S = 1,1 см² = 1,1 * 10^(-4) м²
• Зазор между пластинами d = 3 мм = 0,003 м
• Выделившаяся энергия W = 1 мкДж = 1 * 10^(-6) Дж

Первым шагом нам необходимо вычислить ёмкость конденсатора. Формула для ёмкости плоского конденсатора выглядит так:

C = (ε * ε0 * S) / d

Здесь:

• ε - относительная диэлектрическая проницаемость слюды (для слюды ε ≈ 6).
• ε0 - электрическая постоянная (ε0 ≈ 8.85 * 10^(-12) Ф/м).
• S - площадь пластин.
• d - расстояние между пластинами.

Теперь подставим известные значения в формулу:

C = (6 * 8.85 * 10^(-12) Ф/м * 1.1 * 10^(-4) м²) / 0.003 м

Выполним расчеты:

• Сначала умножим: 6 * 8.85 * 10^(-12) * 1.1 = 5.829 * 10^(-11)
• Теперь разделим на 0.003: C ≈ 1.943 * 10^(-8) Ф.

Теперь, когда мы нашли ёмкость, мы можем использовать её для нахождения разности потенциалов (напряжения) с помощью формулы для энергии:

W = (C * U^2) / 2

Перепишем эту формулу для U:

U = √(2W / C)

Подставим значения W и C:

U = √(2 * 1 * 10^(-6) Дж / 1.943 * 10^(-8) Ф)

Выполним расчеты:

• Сначала вычислим 2 * 1 * 10^(-6) = 2 * 10^(-6).
• Теперь разделим: 2 * 10^(-6) / 1.943 * 10^(-8) ≈ 102.9.
• Теперь извлечем квадратный корень: √(102.9) ≈ 10.14 В.

Так как мы хотим получить ответ в кВ, переведем это значение:

U ≈ 10.14 В = 0.01014 кВ ≈ 0 кВ (с округлением до целых чисел).

Таким образом, окончательный ответ: разность потенциалов, до которой был заряжен конденсатор, составляет 0 кВ.