Какова энергия электрического поля плоского конденсатора с площадью пластин 200 см2, который заряжен до разности потенциалов 2 кВ, если расстояние между пластинами составляет 2 см, а диэлектрик – стекло с ε = 7?

Физика 9 класс Энергия электрического поля конденсатора энергия электрического поля плоский конденсатор площадь пластин разность потенциалов расстояние между пластинами диэлектрик стекло ε = 7 Новый

Для того чтобы найти энергию электрического поля плоского конденсатора, нам нужно воспользоваться формулой для энергии конденсатора:

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

где:

• U - энергия электрического поля,
• C - емкость конденсатора,
• U - разность потенциалов между пластинами.

Сначала нам нужно найти емкость конденсатора. Формула для емкости плоского конденсатора выглядит так:

C = (ε * ε0 * S) / d

где:

• ε - относительная диэлектрическая проницаемость (для стекла ε = 7),
• ε0 - электрическая постоянная, равная примерно 8.85 * 10^-12 Ф/м,
• S - площадь пластин конденсатора,
• d - расстояние между пластинами.

Теперь подставим известные значения:

• Площадь S = 200 см² = 200 * 10^-4 м² = 0.02 м²,
• Разность потенциалов U = 2 кВ = 2000 В,
• Расстояние d = 2 см = 0.02 м.

Теперь подставим значения в формулу для емкости:

C = (7 * 8.85 * 10^-12 Ф/м * 0.02 м²) / 0.02 м

Упрощая, получаем:

C = 7 * 8.85 * 10^-12 Ф/м

C ≈ 6.195 * 10^-11 Ф

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

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

Подставляем значения:

U = (1/2) * (6.195 * 10^-11 Ф) * (2000 В)²

U = (1/2) * (6.195 * 10^-11) * 4 * 10^6

U = (1/2) * (2.478 * 10^-4)

U ≈ 1.239 * 10^-4 Дж

Таким образом, энергия электрического поля плоского конденсатора составляет примерно 1.239 * 10^-4 Дж.