Плоский конденсатор состоит из двух круглых пластин радиусом 10 см. Между пластинами находится слой диэлектрика толщиной 1 мм с диэлектрической проницаемостью 2,1. Заряжен конденсатор до напряжения 2,4 кВ. Найти емкость конденсатора, заряд на пластинах, энергию и плотность энергии электрического поля.
Плоский конденсатор состоит из двух круглых пластин радиусом 10 см. Между пластинами находится слой диэлектрика толщиной 1 мм с диэлектрической проницаемостью 2,1. Заряжен конденсатор до напряжения 2,4 кВ. Найти емкость конденсатора, заряд на пластинах, энергию и плотность энергии электрического поля.
Похожие вопросы
Не можешь разобраться в этой теме?
Обратись за помощью к экспертам
Гарантированные бесплатные доработки в течение 1 года
Быстрое выполнение от 2 часов
Проверка работы на плагиат
Поможем написать учебную работу
Для начала найдем емкость конденсатора по формуле:
C = ε0 ε S / d,
где
C - емкость конденсатора,
ε0 - электрическая постоянная (ε0 ≈ 8.854 10^(-12) Ф/м),
ε - диэлектрическая проницаемость,
S - площадь одной пластины (πr^2),
d - расстояние между пластинами.
S = π * (0.1)^2 = 0.01π м^2.
Теперь подставим значения и вычислим емкость:
C = 8.854 10^(-12) 2.1 0.01π / 0.001 = 5.88 10^(-11) Ф.
Теперь найдем заряд на пластинах по формуле:
Q = C * U,
где
Q - заряд на пластинах,
U - напряжение.
Q = 5.88 10^(-11) 2.4 10^3 = 1.41 10^(-7) Кл.
Далее найдем энергию, запасенную в конденсаторе:
W = Q^2 / (2C),
W = (1.41 10^(-7))^2 / (2 5.88 10^(-11)) = 1.67 10^(-4) Дж.
Наконец, найдем плотность энергии электрического поля:
w = W / V,
где
w - плотность энергии электрического поля,
V - объем между пластинами (S * d).
V = 0.01π 0.001 = 1 10^(-5) м^3.
w = 1.67 10^(-4) / (1 10^(-5)) = 16.7 Дж/м^3.