Плоский конденсатор, утворений двома пластинами на відстані 2 см, заряджений до напруги 6 кВ. Заряд кожної пластини 1 нКл. Визначити енергію електричного поля і силу притягання пластин.
Напишіть повне розв'язання задачі за правилами оформлення задач з фізики
Ответы
Відповідь:
Пояснення:
Дано:
Відстань між пластинами d = 2 см = 0.02 м
Напруга між пластинами U = 6 кВ = 6000 В
Заряд кожної пластини Q = 1 нКл = 1 * 10^(-9) Кл
Знайти:
Енергію електричного поля та силу притягання пластин.
Розв'язок:
Енергія електричного поля
Енергія електричного поля залежить від напруги між пластинами та їх відстані:
E = (1/2) * C * U^2,
де C - ємність конденсатора.
Ємність конденсатора залежить від відстані між пластинами та площі пластин:
C = ε0 * S / d,
де ε0 - діелектрична проникність вакууму.
Тоді енергія електричного поля буде:
E = (1/2) * ε0 * S * U^2 / d
Підставляємо відомі значення та отримуємо:
E = (1/2) * 8.85 * 10^(-12) * (0.01)^2 * (6000)^2 / 0.02 ≈ 13.3 мкДж
Отже, енергія електричного поля конденсатора становить 13.3 мкДж.
Сила притягання пластин
Сила притягання пластин залежить від напруги між ними та їх площі:
F = (1/2) * C * U^2 / d,
де C - ємність конденсатора.
Підставляємо відомі значення та отримуємо:
F = (1/2) * 8.85 * 10^(-12) * (0.01)^2 * (6000)^2 / 0.02 ≈ 0.798 мкН
Отже, сила притягання пластин становить 0.798 мкН.
Відповідь:
Енергія електричного поля конденсатора становить 13.3 мкДж, а сила притягання пластин - 0.798 мкН.