Какое расстояние между обкладками конденсатора, если площадь его обкладки составляет 30 см2, заряд равен 1 нКл, разность потенциалов между обкладками равна 90 В, а пространство между обкладками заполнено слюдой (ε=7)? Также, какую энергию имеет заряженный конденсатор?

Физика Колледж Электрические цепи и электрические поля расстояние между обкладками конденсатора площадь обкладки 30 см2 заряд 1 нКл разность потенциалов 90 В энергия заряженного конденсатора слюда ε=7 Новый

Чтобы найти расстояние между обкладками конденсатора, мы можем использовать формулу для емкости конденсатора:

C = ε * (S / d)

где:

• C - емкость конденсатора в Фарадах (Ф);
• ε - диэлектрическая проницаемость (относительная) материала между обкладками;
• S - площадь обкладок в квадратных метрах (м²);
• d - расстояние между обкладками в метрах (м).

Сначала преобразуем площадь обкладок из см² в м²:

30 см² = 30 * 10^-4 м² = 0.003 м².

Теперь найдем емкость конденсатора. Мы знаем, что емкость также можно выразить через заряд и напряжение:

C = Q / U

где:

• Q - заряд конденсатора в Кулонах (Кл);
• U - разность потенциалов в Вольтах (В).

Подставим известные значения:

Q = 1 нКл = 1 * 10^-9 Кл, U = 90 В.

Теперь найдем емкость:

C = (1 * 10^-9 Кл) / (90 В) = 1.11 * 10^-11 Ф.

Теперь, зная емкость, можем найти расстояние между обкладками, используя первую формулу:

1.11 * 10^-11 = 7 * (0.003 / d)

Теперь выразим d:

d = 7 * 0.003 / (1.11 * 10^-11).

Выполним вычисления:

d ≈ 1890 м.

Таким образом, расстояние между обкладками конденсатора составляет примерно 1890 метров.

Теперь давайте найдем энергию заряженного конденсатора. Энергию можно вычислить по формуле:

U = (1/2) * C * U²

Подставим известные значения:

U = (1/2) * (1.11 * 10^-11 Ф) * (90 В)².

Выполним вычисления:

U = (1/2) * (1.11 * 10^-11) * (8100) ≈ 4.5 * 10^-8 Дж.

Таким образом, энергия заряженного конденсатора составляет примерно 45 нДж.