Как можно рассчитать заряд конденсатора, если его емкость равна 5 мкФ, а энергия составляет 2.5 Дж?

Физика 11 класс Электрические цепи и конденсаторы расчет заряда конденсатора емкость 5 мкФ энергия 2.5 Дж формула заряда физика 11 класс Новый

Для расчета заряда конденсатора, зная его емкость и энергию, мы можем воспользоваться формулой, связывающей эти величины. Энергия (E) конденсатора определяется по формуле:

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

где:

• E - энергия конденсатора (в джоулях),
• C - емкость конденсатора (в фарадах),
• U - напряжение на конденсаторе (в вольтах).

Также заряд (Q) конденсатора можно выразить через емкость и напряжение:

Q = C * U

Теперь, чтобы найти заряд, нам сначала нужно выразить напряжение U через энергию E и емкость C. Перепишем первую формулу и найдем U:

1. Умножим обе стороны уравнения на 2:
2. 2E = C * U^2
3. Разделим обе стороны на C:
4. U^2 = (2E) / C
5. Теперь извлечем корень из обеих сторон:
6. U = sqrt((2E) / C)

Теперь подставим известные значения:

• Емкость C = 5 мкФ = 5 * 10^(-6) Ф,
• Энергия E = 2.5 Дж.

Подставим эти значения в формулу для U:

U = sqrt((2 * 2.5) / (5 * 10^(-6)))

Теперь вычислим U:

• 2 * 2.5 = 5,
• 5 / (5 * 10^(-6)) = 1 * 10^6,
• sqrt(1 * 10^6) = 1000 В.

Теперь, имея значение U, можем найти заряд Q:

Q = C * U

Подставим значения:

Q = (5 * 10^(-6)) * 1000

Теперь вычислим Q:

• 5 * 10^(-6) * 1000 = 5 * 10^(-3) Кл = 0.005 Кл.

Таким образом, заряд конденсатора составляет 0.005 Кл или 5 мКл.