Форум сайта alsak.ru
Задачи и вопросы по физике => Электростатика => Электродинамика => Конденсатор => : Антон Огурцевич 15 January 2018, 15:41
-
Задача № 5
Определить работу, которую надо совершить для того, чтобы ввести в плоский конденсатор пластину диэлектрика с ε = 4. Площадь пластин конденсатора 75 см2. Расстояние между пластинами 3 мм. Конденсатор постоянно подключён к источнику напряжения 120 В. Указать знак работы и пояснить смысл этого знака. Сделать рисунок.
-
Работа равна изменению энергии конденсатора: \[ \begin{array}{l}
A = \Delta W = \frac{{{C_2}{U_2}^2}}{2} - \frac{{{C_1}{U_1}^2}}{2}\\
{C_1} = \frac{{\varepsilon {\varepsilon _0}S}}{d}\;\;{\varepsilon _1} = 1,\;\;{C_2} = {C_1} = \frac{{{\varepsilon _2}{\varepsilon _0}S}}{d}\;\,{\varepsilon _2} = 4\\
{U_1} = {U_2},
\end{array} \]
так как конденсатор остается подключенным к источнику напряжения. \[ \begin{array}{l}
A = \Delta W = \frac{{\frac{{{\varepsilon _2}{\varepsilon _0}S}}{d}{U^2}}}{2} - \frac{{\frac{{{\varepsilon _1}{\varepsilon _0}S}}{d}{U^2}}}{2} = \frac{{{\varepsilon _0}S{U^2}}}{{2d}}\left( {{\varepsilon _2} - {\varepsilon _1}} \right)\\
A = \frac{{8,85 \cdot {{10}^{ - 12}} \cdot 75 \cdot {{10}^{ - 4}} \cdot {{120}^2}}}{{2 \cdot {{10}^{ - 3}}}}\left( {4 - 1} \right) = 1,4 \cdot {10^{ - 6}}.
\end{array} \]
Работа внешней силы положительная – это значит, что знергия конденсатора увеличилась.
Ответ: 1,4 мкДж.