Задание по физике площадь каждой пластины плоского конденсатора равна 144 см2 .Чему равно расстояние между пластинами , если при сообщении конденсатору заряда 15нКл разность потенциалов между его облаками равна 3 кВ
Для решения этой задачи воспользуемся формулой для ёмкости конденсатора и определим расстояние между его пластинами.
Формула ёмкости плоского конденсатора: C=ε0⋅Sd
C = \frac{\varepsilon_0 \cdot S}{d} C=dε0⋅S
где:
C C C — ёмкость конденсатора,ε0 \varepsilon_0 ε0 — электрическая постоянная (ε0≈8.85×10−12 Ф/м)( \varepsilon_0 \approx 8.85 \times 10^{-12} \, \text{Ф/м} )(ε0≈8.85×10−12Ф/м),S S S — площадь одной пластины,d d d — расстояние между пластинами.
Связь между ёмкостью, зарядом и напряжением: C=QU
C = \frac{Q}{U} C=UQ
где:
Q Q Q — заряд конденсатора,U U U — напряжение на конденсаторе.
Теперь мы можем выразить ёмкость через данные: C=QU=15×10−9 Кл3000 В=5×10−12 Ф
C = \frac{Q}{U} = \frac{15 \times 10^{-9} \, \text{Кл}}{3000 \, \text{В}} = 5 \times 10^{-12} \, \text{Ф} C=UQ=3000В15×10−9Кл=5×10−12Ф
Теперь подставим значение ёмкости C C C в формулу для ёмкости плоского конденсатора: 5×10−12=8.85×10−12⋅Sd
5 \times 10^{-12} = \frac{8.85 \times 10^{-12} \cdot S}{d} 5×10−12=d8.85×10−12⋅S
Площадь S S S равна 144 см² и нужно перевести её в м²: S=144 см2=144×10−4 м2=0.0144 м2
S = 144 \, \text{см}^2 = 144 \times 10^{-4} \, \text{м}^2 = 0.0144 \, \text{м}^2 S=144см2=144×10−4м2=0.0144м2
Для решения этой задачи воспользуемся формулой для ёмкости конденсатора и определим расстояние между его пластинами.
Формула ёмкости плоского конденсатора:
C C C — ёмкость конденсатора,ε0 \varepsilon_0 ε0 — электрическая постоянная (ε0≈8.85×10−12 Ф/м)( \varepsilon_0 \approx 8.85 \times 10^{-12} \, \text{Ф/м} )(ε0 ≈8.85×10−12Ф/м),S S S — площадь одной пластины,d d d — расстояние между пластинами.C=ε0⋅Sd C = \frac{\varepsilon_0 \cdot S}{d}
C=dε0 ⋅S где:
Связь между ёмкостью, зарядом и напряжением:
Q Q Q — заряд конденсатора,U U U — напряжение на конденсаторе.C=QU C = \frac{Q}{U}
C=UQ где:
Теперь мы можем выразить ёмкость через данные:
C=QU=15×10−9 Кл3000 В=5×10−12 Ф C = \frac{Q}{U} = \frac{15 \times 10^{-9} \, \text{Кл}}{3000 \, \text{В}} = 5 \times 10^{-12} \, \text{Ф}
C=UQ =3000В15×10−9Кл =5×10−12Ф
Теперь подставим значение ёмкости C C C в формулу для ёмкости плоского конденсатора:
5×10−12=8.85×10−12⋅Sd 5 \times 10^{-12} = \frac{8.85 \times 10^{-12} \cdot S}{d}
5×10−12=d8.85×10−12⋅S Площадь S S S равна 144 см² и нужно перевести её в м²:
S=144 см2=144×10−4 м2=0.0144 м2 S = 144 \, \text{см}^2 = 144 \times 10^{-4} \, \text{м}^2 = 0.0144 \, \text{м}^2
S=144см2=144×10−4м2=0.0144м2
Подставим значение площади:
5×10−12=8.85×10−12⋅0.0144d 5 \times 10^{-12} = \frac{8.85 \times 10^{-12} \cdot 0.0144}{d}
5×10−12=d8.85×10−12⋅0.0144
Найдем d d d:
d=8.85×10−12⋅0.01445×10−12 d = \frac{8.85 \times 10^{-12} \cdot 0.0144}{5 \times 10^{-12}}
d=5×10−128.85×10−12⋅0.0144 d=1.272×10−135×10−12≈0.02544 м=2.544 см d = \frac{1.272 \times 10^{-13}}{5 \times 10^{-12}} \approx 0.02544 \, \text{м} = 2.544 \, \text{см}
d=5×10−121.272×10−13 ≈0.02544м=2.544см
Таким образом, расстояние между пластинами конденсатора равно приблизительно 2.54 см.