Каково напряжение между обкладками заряженного плоского конденсатора, если энергия его электростатического поля

Тема: Напряжение в плоском конденсаторе

Инструкция:
Напряжение между обкладками заряженного плоского конденсатора можно найти, используя формулу, связывающую энергию электростатического поля, емкость и напряжение:

E = (1/2) * C * V^2,

где E - энергия электростатического поля, C - емкость конденсатора, V - напряжение между обкладками.

Для нахождения напряжения, мы сначала должны выразить емкость C через известные данные.

Емкость конденсатора C можно найти, используя формулу:

C = (ε * A) / d,

где ε - диэлектрическая проницаемость вакуума, A - площадь обкладки, d - расстояние между обкладками.

Теперь мы можем подставить значение емкости C в первую формулу, чтобы найти напряжение V:

E = (1/2) * ((ε * A) / d) * V^2.

Решив это уравнение относительно V, мы сможем найти искомое напряжение между обкладками плоского конденсатора.

Расчеты:
Первым делом нам нужно выразить напряжение V из уравнения:

V = sqrt((2 * E * d) / (ε * A)).

Теперь подставим известные значения в данное уравнение:

V = sqrt((2 * 53 * 10^-9 * 0.002) / (8.85 * 10^-12 * 0.0015)).

После выполнения всех вычислений, получаем итоговый ответ:

V = 168.35 Вольт.

Совет:
Чтобы лучше понять данную тему, рекомендуется изучить основные понятия электростатики, такие как емкость и напряжение в конденсаторе, а также учиться применять соответствующие формулы для решения подобных задач.

Закрепляющее упражнение:
Представьте, что у вас есть плоский конденсатор с площадью обкладок 200 см^2 и расстоянием между ними 3 мм. Найдите напряжение между обкладками, если энергия электростатического поля составляет 75 нДж.

Тема: Напряжение на плоском конденсаторе

Описание: Напряжение между обкладками заряженного плоского конденсатора может быть рассчитано, используя формулу:

\[U = \sqrt{\frac{2E}{\epsilon_0 \cdot S}}\]

где U - напряжение, E - энергия электростатического поля, \(\epsilon_0\) - электрическая постоянная (примерно равна \(8.85 \times 10^{-12}\,Ф/м\)), а S - площадь одной обкладки конденсатора.

Для решения задачи, подставим известные значения в формулу:

\[U = \sqrt{\frac{2 \times 53 \times 10^{-9}}{8.85 \times 10^{-12} \cdot 150 \times 10^{-4}}}\]

Проводя вычисления, получаем:

\[U = \sqrt{\frac{106 \times 10^{-9}}{8.85 \times 10^{-12} \cdot 0.015}}\]

\[U = \sqrt{\frac{106}{8.85 \cdot 15}}\,В\]

\[U \approx \sqrt{1.2}\,В\]

\[U \approx 1.095\,В\]

Таким образом, напряжение между обкладками заряженного плоского конденсатора составляет примерно 1.095 В.

Совет: При решении задач по физике, рекомендуется убедиться, что все значения подставлены в правильные единицы измерения и все необходимые константы известны. Также полезно проверить свои вычисления, чтобы избежать ошибок.

Упражнение: Каково напряжение между обкладками плоского конденсатора, если его энергия электростатического поля равна 75 нДж, площадь одной обкладки составляет 200 см2, а расстояние между обкладками равно 3 мм? (Ответ округлите до ближайшего милливольта)