При сообщении конденсатору заряда 5 * 10^-6 Кл его энергия оказалась равной 0,01 Дж.
а) Определить напряжение на обкладках конденсатора.
б) Определите расстояние между обкладками конденсатора, если напряженность внутри конденсатора 80 кВ/м.

Решение задачи:

Дано:

• Заряд конденсатора: $Q = 5 \cdot 10^{-6} \, \text{Кл}$,
• Энергия конденсатора: $W = 0.01 \, \text{Дж}$,
• Напряжённость внутри конденсатора: $E = 80 \, \text{кВ/м} = 80 \cdot 10^3 \, \text{В/м}$.

Найти:

1. Напряжение на обкладках $U$.
2. Расстояние между обкладками $d$.

1. Определение напряжения на обкладках $U$:

Энергия конденсатора вычисляется по формуле:

где $C$ — ёмкость конденсатора.

Также известна формула для энергии через напряжение:

Объединяя эти формулы, выражаем напряжение $U$ через заряд $Q$ и энергию $W$:

Подставляем известные значения:

Напряжение на обкладках:

2. Определение расстояния между обкладками $d$:

Связь между напряжённостью $E$, напряжением $U$ и расстоянием $d$ выражается формулой:

Отсюда выражаем $d$:

Подставляем известные значения:

Расстояние между обкладками:

Ответ:

а) Напряжение на обкладках конденсатора: $U = 4000 \, \text{В} = 4 \, \text{кВ}$.
б) Расстояние между обкладками: $d = 0.05 \, \text{м} = 5 \, \text{см}$.