Вопрос: Плоский воздушный конденсатор был заряжен до разности потенциалов 600В, после чего его отключили от источника тока. Как изменится разность потенциалов между пластинами, если расстояние между ними увеличить с 0,2 мм до 0,7 мм и заполнить пространство между пластинами слюдой с диэлектрической проницаемостью 7?

Напишите, пожалуйста, подробно)))

Физика 11 класс Электрические поля и конденсаторы плоский воздушный конденсатор разность потенциалов зарядка конденсатора расстояние между пластинами диэлектрик диэлектрическая проницаемость слюда физика 11 класс изменение разности потенциалов формула конденсатора электрическое поле capacitance capacitor physics high school physics Новый

Давайте разберем шаг за шагом, как решить эту задачу.

Изначально у нас есть плоский воздушный конденсатор, который заряжен до разности потенциалов 600 В. После этого его отключают от источника тока, что означает, что заряд на конденсаторе остается постоянным. Это важный момент, так как при изменении расстояния между пластинами или при замене диэлектрика заряд не изменяется.

Теперь давайте рассмотрим, что происходит, когда мы увеличиваем расстояние между пластинами и заполняем пространство слюдой:

1. Исходное состояние:
   • Разность потенциалов (U₁) = 600 В
   • Расстояние между пластинами (d₁) = 0,2 мм = 0,0002 м
   • Диэлектрическая проницаемость воздуха (ε₁) = 1
2. Новое состояние:
   • Расстояние между пластинами (d₂) = 0,7 мм = 0,0007 м
   • Диэлектрическая проницаемость слюды (ε₂) = 7

Основное уравнение, которое нам понадобится, связано с емкостью конденсатора: C = ε * ε₀ * A / d, где:

• C - емкость конденсатора
• ε - диэлектрическая проницаемость
• ε₀ - электрическая постоянная
• A - площадь пластин (остается постоянной)
• d - расстояние между пластинами

Так как заряд Q на конденсаторе остается постоянным, мы можем использовать связь между зарядом, емкостью и напряжением: Q = C * U. Следовательно, U = Q / C.

Итак, для исходного состояния имеем:

• Q = C₁ * U₁
• C₁ = ε₁ * ε₀ * A / d₁

Для нового состояния:

• Q = C₂ * U₂
• C₂ = ε₂ * ε₀ * A / d₂

Так как Q остается постоянным, мы можем приравнять:

C₁ * U₁ = C₂ * U₂

Подставим выражения для C₁ и C₂:

(ε₁ * ε₀ * A / d₁) * U₁ = (ε₂ * ε₀ * A / d₂) * U₂

Сократим на ε₀ и A:

(ε₁ / d₁) * U₁ = (ε₂ / d₂) * U₂

Теперь выразим U₂:

U₂ = (ε₁ * d₂ * U₁) / (ε₂ * d₁)

Подставим известные значения:

• ε₁ = 1
• d₂ = 0,0007 м
• U₁ = 600 В
• ε₂ = 7
• d₁ = 0,0002 м

U₂ = (1 * 0,0007 м * 600 В) / (7 * 0,0002 м) = (0,00042 В·м) / (0,0014 м) = 300 В

Ответ: Разность потенциалов между пластинами уменьшится до 300 В.