Емкость плоского конденсатора 110 пФ, площадь одной пластины 20 см2, диэлектрик - стекло (ε = 5). Конденсатор зарядили до разности потенциалов 600 В и отключили от источника. Какую работу надо совершить, чтобы убрать стекло из ...

дано C1  =110 пФ = 110*10^-12 Ф S  = 20 см2 ε = 5 стекло ε = 1 воздух ε0 = 8.85*10^-12  Ф/м U1 = 600 B найти A решение способ 1 количество заряда  Q = C*U     - не меняется со стеклом              Q = C1*U1 = (εε0*S/d)*U1 без стекла(воздух)  Q = C2*U2 = (  ε0*S/d)*U2 ( ε0*S/d)*U2 = (εε0*S/d)*U1 U2 = ε*U1 энергия со стеклом W1 = C1*U1^2/2  энергия без стекла(воздух)  W2 =QU2/2 = (C1*U1)*(ε*U1)/2 = εC1*U1^2/2 работа - это разность потенциальных энергий конденсатора ДО  и ПОСЛЕ A = W1 - W2 = C1*U1^2/2 - εC1*U1^2/2 = C1*U1^2/2 *(1-ε) способ 2 электроемкость со стеклом С1= (εε0*S/d) расстояние между пластинами d = (εε0*S/C1) электроемкость без стекла  С2= ( ε0*S/d) =  ε0*S/(εε0*S/C1) = С1/ε количество заряда  - не меняется  Q = C1*U1 энергия со стеклом W1 = Q^2/2C1 = (C1*U1)^2/2*C1 = C1*U1^2/2 энергия без стекла(воздух)W2 =Q^2/2*C2 =(C1*U1)^2/2*(С1/ε)=εC1*U1^2/2 работа - это разность потенциальных энергий конденсатора ДО  и ПОСЛЕ A = W1 - W2 = C1*U1^2/2 - εC1*U1^2/2 = C1*U1^2/2 *(1-ε) работа A = 110*10^-12*600^2/2 *(1-5) = - 0.0000792 Дж =                =  - 79,2*10^-6 Дж  = - 79,2 мкДж ответ   А = 79,2 мкДж

Не такая общая формула, но может проще: Находим заряд Q=U·C Q=600·110E(-12) Q=6.6E(-8) K Находим энергию W1=C·U²/2 W1=110E(-12)·600²/2 W1=1.98E-05 Дж Согласно формуле для емкости конденсатора C=ε·ε0·S/d Находим новую емкость без стекляногодиэлектрика C2=ε0·S/d С/С2= ε С2=С/ε Находим новую энергию W2=Q²/(2·C2) W2=Q²·ε /(2·C) W2=9.90E-05 Дж   Получили в ε раз большую энергию, в 5 раз Эту энергию необходимо получить за счет работы внешних сил при удалении стекляного диэлектрика A=W2-W1 A=9.90E-05-1.98E-05 A=7.92E-05 Дж   А=79.20 микро Джоулей Для компенсации общности в приложении предлагаю Excel вариант решения всех подобных задач