Дано:
Емкость конденсатора С = 3 мФ = 3 * 10^(-3) Ф,
Заряд конденсатора q = 0.12 Кл.
а) Найдем напряжение между обкладками конденсатора:
U = q / C.
б) Найдем энергию заряженного конденсатора:
W = (q^2) / (2 * C).
в) Найдем, увеличится или уменьшится ли энергия заряженного конденсатора при увеличении расстояния между обкладками в 5 раз:
Если расстояние между обкладками увеличится в 5 раз (d' = 5d), то новая емкость будет равна:
C' = ε * (S / d'),
где ε - диэлектрическая проницаемость среды (примем за 8.85 * 10^(-12) Ф/м),
S - площадь обкладок конденсатора.
Решение:
а) Напряжение между обкладками конденсатора: U = 0.12 / (3 * 10^(-3)) = 40 В.
б) Энергия заряженного конденсатора: W = (0.12^2) / (2 * 3 * 10^(-3)) = 2.4 Дж.
Если расстояние между обкладками увеличится в 5 раз, то новая емкость будет:
C' = 8.85 * 10^(-12) * S / (5d) = 1.77 * 10^(-12) * S / d.
Таким образом, энергия заряженного конденсатора увеличится в 5 раз, поскольку она обратно пропорциональна квадрату напряжения, которое в свою очередь обратно пропорционально к расстоянию между обкладками.
Ответ:
а) Напряжение между обкладками конденсатора равно 40 В.
б) Энергия заряженного конденсатора равна 2.4 Дж.
в) Энергия заряженного конденсатора увеличится в 5 раз при увеличении расстояния между обкладками в 5 раз.