Дано: С нач = 7987 пФ = 7987 * 10^(-12) Ф = 7.987 * 10^(-9) Ф, С кон = 1857 пФ = 1857 * 10^(-12) Ф = 1.857 * 10^(-9) Ф, Q = 391 мкКл = 391 * 10^(-6) Кл
Найти: работу W
Решение:
1. Найдем разность потенциалов между пластинами начального состояния:
U нач = Q / С нач = 391 * 10^(-6) / 7.987 * 10^(-9) = 48.92 В
2. Найдем работу на перемещение пластин конденсатора:
W = Q * (U нач - U кон)
W = 391 * 10^(-6) * (48.92 - U кон)
3. Найдем емкость конденсатора после раздвигания пластин:
C кон = ε * S / d, где ε - диэлектрическая проницаемость, S - площадь пластин, d - расстояние между пластинами
ε = ε0 * εr, где ε0 = 8.85 * 10^(-12) Ф/м - диэлектрическая постоянная в вакууме, εr - относительная диэлектрическая проницаемость (для воздуха εr = 1)
Пусть d = x * d нач, где x - коэффициент увеличения расстояния между пластинами
Тогда C кон = ε0 * εr * S / (x * d нач) = C нач / x
1.857 * 10^(-9) = 7.987 * 10^(-9) / x
x = 4.3
Таким образом, расстояние между пластинами увеличилось в 4.3 раза
4. Найдем потенциал U кон после раздвигания пластин:
U кон = Q / C кон = 391 * 10^(-6) / (1.857 * 10^(-9) / 4.3) = 841.4 В
Теперь можем найти работу W:
W = 391 * 10^(-6) * (48.92 - 841.4) = -327.5 * 10^(-3) Дж = -327.5 мДж
Ответ: работу на раздвигание пластин конденсатора затратили -327.5 мДж.