Плоский конденсатор, утворений двома пластинами на відстані 2 см, заряджений до напруги 6 кВ. Заряд кожної пластини 1 нКл. Визначити енергію електричного поля і силу притягання пластин. Напишіть повне розв'язання задачі за правилами оформлення задач з фізики

Відповідь:

Пояснення:

Дано:

Відстань між пластинами d = 2 см = 0.02 м

Напруга між пластинами U = 6 кВ = 6000 В

Заряд кожної пластини Q = 1 нКл = 1 * 10^(-9) Кл

Знайти:

Енергію електричного поля та силу притягання пластин.

Розв'язок:

Енергія електричного поля

Енергія електричного поля залежить від напруги між пластинами та їх відстані:

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

де C - ємність конденсатора.

Ємність конденсатора залежить від відстані між пластинами та площі пластин:

C = ε0 * S / d,

де ε0 - діелектрична проникність вакууму.

Тоді енергія електричного поля буде:

E = (1/2) * ε0 * S * U^2 / d

Підставляємо відомі значення та отримуємо:

E = (1/2) * 8.85 * 10^(-12) * (0.01)^2 * (6000)^2 / 0.02 ≈ 13.3 мкДж

Отже, енергія електричного поля конденсатора становить 13.3 мкДж.

Сила притягання пластин

Сила притягання пластин залежить від напруги між ними та їх площі:

F = (1/2) * C * U^2 / d,

де C - ємність конденсатора.

Підставляємо відомі значення та отримуємо:

F = (1/2) * 8.85 * 10^(-12) * (0.01)^2 * (6000)^2 / 0.02 ≈ 0.798 мкН

Отже, сила притягання пластин становить 0.798 мкН.

Відповідь:

Енергія електричного поля конденсатора становить 13.3 мкДж, а сила притягання пластин - 0.798 мкН.