Какова электроемкость плоского конденсатора с площадью 20 см^2, если между его пластинами находятся два слоя диэлектриков: первый слой толщиной 1 мм и диэлектрической проницаемостью 4, а второй слой толщиной 2 мм и диэлектрической проницаемостью 8? Ответ укажите в пФ.

Физика 11 класс Электрические цепи и конденсаторы электроемкость плоского конденсатора диэлектрики диэлектрическая проницаемость физика 11 класс условия задачи формулы расчет электроемкости Новый

Чтобы найти электроемкость плоского конденсатора с двумя слоями диэлектриков, необходимо воспользоваться формулой для электроемкости конденсатора с диэлектриками:

C = ε * (S / d),

где:

• C - электроемкость конденсатора;
• ε - поляризованная диэлектрическая проницаемость;
• S - площадь пластин конденсатора;
• d - расстояние между пластинами (общая толщина диэлектриков).

Теперь давайте разберем шаги решения:

1. Найдем общую толщину диэлектриков:
   Первый слой толщиной 1 мм и второй слой толщиной 2 мм. Общая толщина будет:
   d = 1 мм + 2 мм = 3 мм = 0.003 м.
2. Найдем эквивалентную диэлектрическую проницаемость:
   Для двух слоев диэлектриков, эквивалентная проницаемость может быть найдена по формуле:
   1 / ε = (d1 / ε1) + (d2 / ε2),
   где d1 и d2 - толщины слоев, а ε1 и ε2 - диэлектрические проницаемости слоев.
   Подставляем значения:
   d1 = 0.001 м (1 мм), ε1 = 4, d2 = 0.002 м (2 мм), ε2 = 8.
   1 / ε = (0.001 / 4) + (0.002 / 8).
   Приведем к общему знаменателю:
   1 / ε = (0.001 / 4) + (0.00025) = 0.00025 + 0.00025 = 0.0005.
   Теперь найдем ε:
   ε = 1 / 0.0005 = 2000.
3. Теперь найдем площадь S:
   Площадь S = 20 см² = 20 * 10^(-4) м² = 0.002 м².
4. Теперь подставим все значения в формулу для электроемкости:
   C = ε * (S / d) = 2000 * (0.002 / 0.003).
   C = 2000 * (0.6667) = 1333.33 Ф.
5. Переведем в пФ:
   1 Ф = 10^12 пФ, следовательно:
   C = 1333.33 Ф = 1333.33 * 10^12 пФ = 1333.33 * 10^(-6) пФ = 1333.33 пФ.

Ответ: Электроемкость плоского конденсатора составляет примерно 1333.33 пФ.