Дано:
- Площадь пластин конденсатора S = 600 см^2 = 600 * 10^(-4) м^2 = 0.06 м^2.
- Толщина диэлектрика d = 2 мм = 2 * 10^(-3) м.
- Заряд на обкладках конденсатора Q = 2 * 10^(-8) Кл.
- Диэлектрическая проницаемость бумаги ε_r = 2.
Найти:
- Энергию конденсатора U.
Решение:
1. Сначала найдем ёмкость конденсатора C. Формула для ёмкости плоского конденсатора с диэлектриком:
C = ε * S / d,
где ε = ε_0 * ε_r, а ε_0 = 8.854 * 10^(-12) Ф/м - электрическая постоянная.
2. Рассчитаем ε:
ε = ε_0 * ε_r = (8.854 * 10^(-12)) * 2 = 1.7708 * 10^(-11) Ф/м.
3. Теперь подставим значения в формулу для ёмкости:
C = (1.7708 * 10^(-11) Ф/м * 0.06 м^2) / (2 * 10^(-3) м)
= (1.7708 * 10^(-11) * 0.06) / (2 * 10^(-3))
= 5.313 * 10^(-10) Ф
= 531.3 пФ.
4. Теперь найдём энергию U, хранящуюся в конденсаторе. Формула для энергии конденсатора:
U = Q^2 / (2 * C).
5. Подставим значения:
U = (2 * 10^(-8))^2 / (2 * 5.313 * 10^(-10))
= (4 * 10^(-16)) / (1.0626 * 10^(-9))
= 3.77 * 10^(-7) Дж.
Ответ:
Энергия плоского бумажного конденсатора равна 3.77 * 10^(-7) Дж.