Плоский воздушный конденсатор подключен к источнику постоянного напряжения. Энергия конденсатора равна 5 мкДж. Конденсатор заполнили керосином, диэлектрическая проницаемость которого 2. Найдите конечную энергию конденсатора.
от

1 Ответ

Дано:
- Энергия конденсатора до заполнения керосином U1 = 5 мкДж = 5 × 10^(-6) Дж
- Диэлектрическая проницаемость керосина ε = 2

Найти:

- Конечную энергию конденсатора U2 после заполнения керосином.

Решение:

1. Энергия конденсатора без диэлектрика определяется по формуле:

U = (1/2) × C × U^2,

где U - напряжение на конденсаторе, C - емкость конденсатора.

2. При заполнении конденсатора диэлектриком его емкость увеличивается в ε раз:

C2 = ε × C1.

3. Энергия в конденсаторе с диэлектриком выражается как:

U2 = (1/2) × C2 × U^2.

4. Подставим значение C2 в формулу для U2:

U2 = (1/2) × (ε × C1) × U^2 = (1/2) × ε × C1 × U^2.

5. Теперь выразим C1 через U1:

U1 = (1/2) × C1 × U^2.

6. Получаем:

C1 = 2 × U1 / U^2.

7. Подставим C1 в формулу для U2:

U2 = (1/2) × ε × (2 × U1 / U^2) × U^2.

8. Упрощаем:

U2 = ε × U1.

9. Подставим известные значения:

U2 = 2 × (5 × 10^(-6)) = 10 × 10^(-6) Дж = 10 мкДж.

Ответ:
Конечная энергия конденсатора после заполнения керосином составит 10 мкДж.
от