Какова энергия плотности в плоском конденсаторе, если между его обкладками находится керосин, расстояние между обкладками составляет 1 см, а напряжение на конденсаторе равно 2 кВ?

Физика 11 класс Электрические поля и конденсаторы энергия плотности плоский конденсатор керосин расстояние обкладок напряжение конденсатора физика 11 класс Новый

Для того чтобы найти энергию плотности в плоском конденсаторе, нам нужно воспользоваться формулой, которая связывает напряжение, расстояние между обкладками и энергию плотности электрического поля.

Энергия плотности электрического поля (u) в плоском конденсаторе определяется по формуле:

u = (ε * E^2) / 2

где:

• u - энергия плотности (Дж/м³);
• ε - диэлектрическая проницаемость вещества между обкладками конденсатора (Ф/м);
• E - напряженность электрического поля (В/м).

Теперь давайте найдем напряженность электрического поля (E). Она рассчитывается по формуле:

E = U / d

где:

• U - напряжение на конденсаторе (В);
• d - расстояние между обкладками (м).

В нашем случае:

• U = 2000 В (так как 2 кВ = 2000 В);
• d = 1 см = 0.01 м.

Теперь подставим значения в формулу для E:

E = 2000 В / 0.01 м = 200000 В/м

Теперь нам нужно определить диэлектрическую проницаемость керосина. Для керосина она примерно равна 2.2 Ф/м.

Теперь мы можем подставить значения E и ε в формулу для энергии плотности:

u = (2.2 Ф/м * (200000 В/м)²) / 2

Сначала найдем (200000 В/м)²:

(200000)² = 40000000000 В²/м²

Теперь подставим это значение в формулу:

u = (2.2 * 40000000000) / 2

Теперь умножим:

2.2 * 40000000000 = 88000000000

И теперь делим на 2:

u = 88000000000 / 2 = 44000000000 Дж/м³

Таким образом, энергия плотности в плоском конденсаторе составляет:

u = 4.4 * 10^10 Дж/м³