Какова работа, необходимая для увеличения расстояния между обкладками плоского воздушного конденсатора в 3 раза

Тема вопроса: Работа и разность потенциалов в конденсаторе

Разъяснение: Работа, необходимая для увеличения расстояния между обкладками плоского воздушного конденсатора, можно вычислить, используя формулу работы конденсатора:

\[ W = \frac{1}{2} C (V_f^2 - V_i^2) \]

где:
- W - работа, необходимая для изменения конденсатора,
- C - емкость конденсатора,
- V_f - конечное напряжение,
- V_i - начальное напряжение.

Дано, что начальная емкость конденсатора равна 3 мкФ и начальное напряжение составляет 100 В. Нам необходимо увеличить расстояние между обкладками в 3 раза (что равно трём) при отключении источника тока, поэтому конечное напряжение будет равно 0 В.

Давайте подставим все известные значения в формулу работы конденсатора:

\[ W = \frac{1}{2} \cdot 3 \cdot 10^{-6} ((0^2) - (100^2)) \]

После проведения вычислений получим:

\[ W = \frac{1}{2} \cdot 3 \cdot 10^{-6} (-10,000) \]

\[ W = -15 \cdot 10^{-3} \, \text{Дж} \]

Теперь перейдём ко второй части задачи, чтобы вычислить разность потенциалов на конденсаторе после раздвижения его обкладок.

Воспользуемся формулой для расчета разности потенциалов в конденсаторе:

\[ V = \frac{Q}{C} \]

где:
- V - разность потенциалов,
- Q - заряд на конденсаторе,
- C - емкость конденсатора.

Так как конечное напряжение равно 0 В, то разность потенциалов после раздвижения обкладок также будет равна 0 В.

Надеюсь, данное объяснение было понятно и полезно!

Задание для закрепления: Какова работа, необходимая для увеличения расстояния между обкладками плоского воздушного конденсатора в 4 раза при отключении источника тока, если начальная емкость составляет 5 мкФ, а напряжение 200 В? Какова будет разность потенциалов на конденсаторе после раздвижения его обкладок?