Определить энергию заряженного плоского конденсатора с твердым диэлектриком по следующим данным: объём...

Чтобы определить энергию заряженного плоского конденсатора с твердым диэлектриком, можно воспользоваться формулой для энергии электрического поля в диэлектрике:

[ W = \frac{1}{2} \varepsilon \varepsilon_0 E^2 V, ]

где:

• ( W ) — энергия конденсатора,
• ( \varepsilon ) — диэлектрическая проницаемость диэлектрика,
• ( \varepsilon_0 ) — электрическая постоянная, равная ( 8.85 \times 10^{-12} \, \text{Ф/м} ),
• ( E ) — напряженность электрического поля,
• ( V ) — объем диэлектрика.

Подставим данные в формулу:

1. Диэлектрическая проницаемость, ( \varepsilon = 5 ).
2. Объем диэлектрика, ( V = 10^{-3} \, \text{м}^3 ).
3. Напряженность поля, ( E = 10^6 \, \text{В/м} ).

Теперь подставим эти значения в формулу:

[ W = \frac{1}{2} \times 5 \times 8.85 \times 10^{-12} \, \text{Ф/м} \times (10^6 \, \text{В/м})^2 \times 10^{-3} \, \text{м}^3. ]

Вычислим последовательность действий:

1. ( E^2 = (10^6)^2 = 10^{12} \, \text{В}^2/\text{м}^2 ).
2. Подставим:

[ W = \frac{1}{2} \times 5 \times 8.85 \times 10^{-12} \times 10^{12} \times 10^{-3}. ]

1. Упростим выражение:

[ W = \frac{1}{2} \times 5 \times 8.85 \times 10^{-3}. ]

1. Продолжим вычисления:

[ W = 2.5 \times 8.85 \times 10^{-3}. ]

1. Наконец, рассчитаем:

[ W = 22.125 \times 10^{-3} = 0.022125 \, \text{Дж}. ]

Таким образом, энергия заряженного плоского конденсатора с данным диэлектриком составляет 0.022125 Дж.

Для определения энергии заряженного плоского конденсатора с твердым диэлектриком необходимо воспользоваться формулой:

W = 0.5 C U^2,

где W - энергия конденсатора, C - емкость конденсатора, U - напряжение на конденсаторе.

Емкость конденсатора с диэлектриком определяется формулой:

C = ε0 εr S / d,

где ε0 - электрическая постоянная (8.85 * 10^-12 Ф/м), εr - диэлектрическая проницаемость, S - площадь пластин конденсатора, d - расстояние между пластинами.

Площадь пластин конденсатора можно определить по формуле:

S = V / d,

где V - объем диэлектрика, d - толщина диэлектрика.

Таким образом, зная все данные, можем рассчитать энергию заряженного плоского конденсатора.