Як вплине заповнення плоского повітряного конденсатора діалектриком на його електроємність?

Тема урока: Влияние заполнения плоского воздушного конденсатора диэлектриком на его электроемкость.

Пояснение: Электроемкость конденсатора определяет способность конденсатора накапливать электрический заряд при заданной разности потенциалов. Заполнение плоского повитряного конденсатора диэлектриком влияет на его электроемкость.

Электроемкость конденсатора можно выразить формулой:

C = ε₀ * εᵣ * A / d,

где C - электроемкость, ε₀ - электрическая постоянная, εᵣ - диэлектрическая проницаемость материала, A - площадь пластин конденсатора, d - расстояние между пластинами.

При заполнении плоского воздушного конденсатора диэлектриком, диэлектрическая проницаемость изменяется с ε₀ на ε₀ * εᵣ. Следовательно, электроемкость конденсатора увеличивается пропорционально εᵣ.

Доп. материал: Предположим, у нас есть плоский конденсатор с площадью пластин 10 см² и расстоянием между пластинами 0.1 мм. Воздух, имеющий диэлектрическую проницаемость ε₀, заполняет конденсатор. Как изменится электроемкость конденсатора, если его заполнить диэлектриком с εᵣ = 2?

Решение: Подставим известные значения в формулу электроемкости:

C = ε₀ * εᵣ * A / d,

C = ε₀ * 2 * 10 см² / 0.1 мм.

Проведя необходимые преобразования, получаем:

C = 2 * ε₀ * 10 см² / 0.1 мм,

C = 20 * ε₀ Ф.

Таким образом, электроемкость конденсатора увеличится в 2 раза после заполнения его диэлектриком с εᵣ = 2.

Совет: Для лучшего понимания концепции электроемкости и влияния диэлектрика на нее, рекомендуется изучить свойства различных диэлектриков и их вклад в общую электроемкость конденсатора.

Дополнительное упражнение: Плоский воздушный конденсатор имеет площадь пластин 5 см² и расстояние между пластинами 0.2 мм. Как изменится электроемкость конденсатора, если его заполнить диэлектриком с εᵣ = 3? (Ответ приведите в формате F).