Какая минимальная работа (a) должна быть выполнена, чтобы удалить одну из внесенных пластин из плоского конденсатора

Тема урока: Работа и энергия в конденсаторе

Пояснение: Перед тем, как перейти к решению задачи, давайте вспомним некоторые основные свойства и формулы, связанные с конденсаторами.

Конденсатор - это устройство, способное накапливать электрический заряд на своих обкладках. Работа, которую нужно совершить, чтобы удалить одну из внесенных пластин, может быть определена как изменение энергии конденсатора.

Общая формула для энергии конденсатора:

W = (1/2) * C * V^2

Где W - энергия конденсатора, C - емкость, V - напряжение между обкладками.

Для плоского конденсатора емкость определяется следующей формулой:

C = (ε * s) / d

Где ε - диэлектрическая проницаемость вещества между обкладками, s - площадь обкладок, d - расстояние между обкладками.

Теперь мы можем приступить к решению задачи.

Пример: Пусть энергия конденсатора до внесения пластин равна W0. Тогда, после внесения пластин, энергия конденсатора стала равной W. Найдем изменение энергии:

ΔW = W - W0

Подставим в формулу емкости значения ε, s и d, и заменим ΔW на формулу, используя формулу для энергии конденсатора:

ΔW = (1/2) * ((ε * s) / d) * V^2 - W0

Искомую работу a можно найти, зная изменение энергии:

a = ΔW

Совет: Для лучшего понимания задачи и применения формул вам может быть полезно вспомнить основные понятия энергии и работы.

Задача на проверку: Предположим, что энергия конденсатора до внесения пластин W0 равна 100 Дж, а энергия конденсатора после внесения пластин W равна 180 Дж. Найдите минимальную работу, которую нужно совершить, чтобы удалить одну из внесенных пластин из конденсатора (a). Величины ε, s и d равны 8.85 * 10^-12 Ф/м, 0.02 м^2 и 0.005 м соответственно.