Площадь пластин плоского воздушного конденсатора S = 12,5 см2, а расстояние между ними d1 = 5 мм. К пластинам конденсатора приложена разность потенциалов U = 6 кВ. Пластины конденсатора раздвигаются до расстояния d2 = 1 см. Най...
Площадь пластин плоского
воздушного конденсатора S = 12,5 см2, а расстояние
между ними d1 = 5 мм. К пластинам конденсатора приложена
разность потенциалов U = 6 кВ. Пластины конденсатора
раздвигаются до расстояния d2 = 1 см. Найти изменения электроемкости конденсатора, напряженности электрического поля и разности потентиалов между его пластинами, заряд на пластинах, а также объемной плотности энергии электрического
поля, если источник питания перед раздвижением: а) не отключается; б)
отключается.
Гость
Ответ(ы) на вопрос:
Гостьа) не отключается
изменение емкости при раздвижении пластин
ΔC=C2-C1=E0ES\d2 - E0ES\d1=E0ES\(1\d2-1\d1)
E0 - электрическая постоянная,Е0= 8,85*10^(-12) Ф\м
Е - диэлектрическая проницаемость вещества между обкладками, Е= 1
S — площадь обкладок конденсатора, S=12,5 см²=12,5· 10^(-4) м²
d — расстояние между обкладками,м
d1 = 5 мм = 5 ·10^(-3) м
d2=1 см = 1 см= 0,01 м
ΔС=8,85*10^(-12)*1*12,5*10^(-4)*(1\0,01 -1\5*10^(-3) )= 110,625*10^(-16) *(100-200)=110,625*10^(-16)*(-100)=-11062,5*10^(-16) = -1,1063*10^(-12) (Ф)
изменение потока напряженности электрического поля
ΔN=ΔES=(E2-E1)*S
Так как конденсатор не отключен от источника напряжения ,то разность потенциалов на обкладках не изменяется, а напряженность поля
E1=U\d1
E2=U\d2
ΔN=(E2-E1)*S=(U\d2-U\d1)*S=US*(1\d2-1\d1)
U-разность потенциалов, U=6 кВ=6000 В
ΔN=6000*12,5*10^(-4)*(1\0,01-1\0,005) =-7,5*(100-200)=-750 (В*м)
Изменение объемной плотности энергии электрического поля
ΔW0=E0E\2*(E2²-E1²)=E0E\2*((U\d2)² -(U\d1)²) =E0E\2*U²*(1\d2²-1\d1²)
ΔW0=8,85*10^(-12)*1\2*6000²*(1\(0,01)²-1\(0,005)²) = 4,425*10^(-12)*36000000*(10000-40000)=-4,8 (Дж\м)
б)отключается
Изменение емкости при раздвижении пластин
ΔС=8,85*10^(-12)*1*12,5*10^(-4)*(1\0,01 -1\5*10^(-3) )= 110,625*10^(-16) *(100-200)=110,625*10^(-16)*(-100)=-11062,5*10^(-16) = -1,1063*10^(-12) (Ф)
Так как конденсатор отключается от источника напряжения, то заряд на обкладках не изменяется
q1=q2
Емкость конденсатора
C=q\U
тогда
C1U1=C2U2
Емкость плоского конденсатора
С=E0ES\d
то есть
U2=C1U1\C2=(E0ES\d1\(E0ES\d1) )*U1 = (d2\d1)*U1
E1=U1\d1=q\E0ES
E2=U2\d2=q\E0ES
То есть
Е2=Е1
ΔN=(E2-E1)*S=(E2-E2)*S=0*S=0
Изменение объемной плотности энергии электрического поля
ΔW0=E0E\2*(E2²-E1²)=0
Ответ ------ (не отключался --- ΔС= -1,1063*10^(-12) Ф;ΔN=-750 В*м; ΔW0=-4,8 Дж\м;
отключался ----- ΔС=-1,1063*10^(-12) Ф;ΔN=0 В*м; ΔW0=0 Дж\м)
Не нашли ответ?
Похожие вопросы