Какова разность потенциалов, до которой был заряжен плоский воздушный конденсатор с площадью пластин 10^(-2) м^2 и расстоянием между ними 5 мм, если при его разрядке выделилось 4,2*10^(-3) Дж энергии?

Физика 8 класс Электрические цепи и конденсаторы разность потенциалов плоский воздушный конденсатор зарядка конденсатора энергия разрядки площадь пластин расстояние между пластинами физика 8 класс Новый

Для того чтобы найти разность потенциалов, до которой был заряжен конденсатор, можно воспользоваться формулой для энергии, запасенной в конденсаторе:

E = (1/2) * C * U^2

где:

• E - энергия, выделившаяся при разрядке конденсатора (в Джоулях),
• C - емкость конденсатора (в Фарадах),
• U - разность потенциалов (в Вольтах).

Сначала нам нужно найти емкость конденсатора. Для плоского конденсатора емкость рассчитывается по формуле:

C = ε0 * S / d

где:

• ε0 - электрическая постоянная, равная приблизительно 8.85 * 10^(-12) Ф/м,
• S - площадь пластин конденсатора (в м²),
• d - расстояние между пластинами (в м).

Подставим известные значения:

• Площадь S = 10^(-2) м²,
• Расстояние d = 5 мм = 5 * 10^(-3) м.

Теперь подставим значения в формулу для емкости:

C = (8.85 * 10^(-12) Ф/м) * (10^(-2) м²) / (5 * 10^(-3) м) = 1.77 * 10^(-12) Ф.

Теперь, когда мы знаем емкость, мы можем подставить её в формулу для энергии:

4.2 * 10^(-3) Дж = (1/2) * (1.77 * 10^(-12) Ф) * U^2.

Умножим обе стороны уравнения на 2:

8.4 * 10^(-3) Дж = (1.77 * 10^(-12) Ф) * U^2.

Теперь разделим обе стороны на 1.77 * 10^(-12):

U^2 = (8.4 * 10^(-3) Дж) / (1.77 * 10^(-12) Ф).

Посчитаем правую часть:

U^2 ≈ 4.75 * 10^9 В².

Теперь извлечем квадратный корень, чтобы найти U:

U ≈ √(4.75 * 10^9) ≈ 68950 В.

Таким образом, разность потенциалов, до которой был заряжен конденсатор, составляет примерно 68950 В или 68.95 кВ.