Электроëмкость. Энергия электрического поля. Определи, во сколько раз увеличится ёмкость конденсатора при уменьшении расстояния между его обкладками в 4,8 раз( а) и одновременном заполнении его диэлектрической жидкостью с проницаемостью 4. (Ответ округли до целых.) Ответ:
Чтобы определить, во сколько раз увеличится ёмкость конденсатора при уменьшении расстояния между его обкладками и заполнении его диэлектриком, можно воспользоваться следующими формулами.
Ёмкость параллельного конденсатора с вакуумом задается формулой:
[ C_0 = \frac{\varepsilon_0 S}{d} ]
где:
(C_0) — ёмкость конденсатора в вакууме,(\varepsilon_0) — электрическая постоянная (8.85 × 10^{-12} Ф/м),(S) — площадь обкладок,(d) — расстояние между обкладками.После заполнения диэлектриком ёмкость конденсатора изменится:
[ C = \frac{\varepsilon S}{d} ]
где:
(C) — ёмкость конденсатора с диэлектриком,(\varepsilon = \varepsilon_r \cdot \varepsilon_0) — поляризуемость с учетом диэлектрической проницаемости, (\varepsilon_r) здесь равна 4.
Таким образом:
[ C = \frac{4 \varepsilon_0 S}{d} ]
Теперь рассчитаем, во сколько раз увеличится ёмкость, когда расстояние между обкладками уменьшится в 4,8 раза:
Новый полный увеличенный коэффициент по сравнению с исходным:
Чтобы определить, во сколько раз увеличится ёмкость конденсатора при уменьшении расстояния между его обкладками и заполнении его диэлектриком, можно воспользоваться следующими формулами.
Ёмкость параллельного конденсатора с вакуумом задается формулой:[
C_0 = \frac{\varepsilon_0 S}{d}
]
где:
(C_0) — ёмкость конденсатора в вакууме,(\varepsilon_0) — электрическая постоянная (8.85 × 10^{-12} Ф/м),(S) — площадь обкладок,(d) — расстояние между обкладками.После заполнения диэлектриком ёмкость конденсатора изменится:[
C = \frac{\varepsilon S}{d}
]
где:
(C) — ёмкость конденсатора с диэлектриком,(\varepsilon = \varepsilon_r \cdot \varepsilon_0) — поляризуемость с учетом диэлектрической проницаемости, (\varepsilon_r) здесь равна 4.Таким образом:
[
C = \frac{4 \varepsilon_0 S}{d}
]
Теперь рассчитаем, во сколько раз увеличится ёмкость, когда расстояние между обкладками уменьшится в 4,8 раза:
Новый полный увеличенный коэффициент по сравнению с исходным:[
\frac{C}{C_0} = \frac{\frac{4 \varepsilon_0 S}{d}}{\frac{\varepsilon_0 S}{d}} = 4 \times \frac{d_0}{d}
]
Теперь, учитывая, что (d) уменьшилось в 4,8 раз:
[
\frac{C}{C_0} = 4 \times 4,8 = 19,2
]
Округляем до целых:
Ответ: ёмкость конденсатора увеличится в 19 раз.