Question

На точечный заряд 1 нКл, помещённый между обкладками плоского конденсатора, со стороны электрического поля действует сила 30 мкН. Чему равна энергия конденсатора, если его электроёмкость 100 пФ, а расстояние между обкладками равно 1 см?

Answer 1

Дано:
- Заряд Q = 1 нКл = 1 * 10^(-9) Кл
- Сила F = 30 мкН = 30 * 10^(-6) Н
- Электроёмкость C = 100 пФ = 100 * 10^(-12) Ф
- Расстояние между обкладками d = 1 см = 0.01 м

Найти:
- Энергию конденсатора W.

Решение:

1. Сначала найдем напряжение U на обкладках конденсатора. Сила, действующая на заряд в электрическом поле, связана с напряжением следующим образом:

F = Q * E,

где E - напряженность электрического поля. Также напряженность можно выразить через напряжение и расстояние:

E = U / d.

Подставим это в первое уравнение:

F = Q * (U / d).

Отсюда найдем напряжение U:

U = (F * d) / Q.

Подставляем известные значения:

U = (30 * 10^(-6) Н * 0.01 м) / (1 * 10^(-9) Кл)
= (30 * 10^(-6) * 0.01) / (1 * 10^(-9))
= 3 * 10^3 В = 3000 В.

2. Теперь найдем энергию конденсатора. Энергия W хранится в конденсаторе и вычисляется по формуле:

W = (1/2) * C * U^2.

Подставим найденное значение U и известную электроёмкость C:

W = (1/2) * (100 * 10^(-12) Ф) * (3000 В)^2
= (1/2) * (100 * 10^(-12)) * (9 * 10^6)
= (50 * 10^(-12)) * (9 * 10^6)
= 450 * 10^(-6) Дж
= 0.45 * 10^(-3) Дж
= 0.45 мДж.

Ответ:
Энергия конденсатора равна 0.45 мДж.