Конденсатор имеет плоскую форму и расстояние между его пластинами изначально составляет 1 см. Был заряжен до 300 В и затем отключен от источника напряжения. Затем пластины были раздвинуты до 5 см. Какова стала новая разность потенциалов между пластинами?
Баронесса
Чтобы решить эту задачу, нам понадобятся формулы, связанные с конденсаторами. Для начала, давайте воспользуемся формулой для емкости конденсатора:
\[C = \frac{Q}{V}\]
где \[C\] - емкость конденсатора, \[Q\] - заряд на конденсаторе, \[V\] - разность потенциалов между пластинами.
В нашей задаче, конденсатор был заряжен до 300 В, поэтому разность потенциалов между пластинами равнялась 300 В до раздвижения. Давайте обозначим ее как \[V_1\].
После раздвижения пластин, расстояние между ними увеличилось до 5 см.
Теперь, чтобы найти новую разность потенциалов между пластинами, которую мы обозначим как \[V_2\], мы можем использовать следующую формулу для емкости:
\[C = \frac{\epsilon_0 \cdot A}{d}\]
где \[C\] - емкость конденсатора, \[\epsilon_0\] - электрическая постоянная (приближенное значение 8.85 * 10\(^{-12}\) Ф/м), \[A\] - площадь пластин конденсатора, \[d\] - расстояние между пластинами.
Площадь пластин конденсатора остается неизменной в нашей задаче. Поэтому мы можем утверждать, что:
\[\frac{C_1}{d_1} = \frac{C_2}{d_2}\]
где \[C_1\] - емкость конденсатора до раздвижения пластин (заряженное состояние), \[d_1\] - изначальное расстояние между пластинами, \[C_2\] - новая емкость конденсатора после раздвижения пластин, \[d_2\] - новое расстояние между пластинами.
Мы знаем, что \[C_1 = \frac{Q}{V_1}\], как и \[d_1 = 1 см = 0.01 м\], а \[d_2 = 5 см = 0.05 м\].
Теперь мы можем составить уравнение:
\[\frac{\frac{Q}{V_1}}{0.01 м} = \frac{C_2}{0.05 м}\]
Решим это уравнение относительно \[V_2\], чтобы найти новую разность потенциалов:
\[V_2 = \frac{Q}{C_2} \cdot 0.05 м\]
Осталось только найти новую емкость конденсатора, \[C_2\]:
\[C_2 = \frac{\epsilon_0 \cdot A}{d_2}\]
Теперь, если мы подставим это значение в наше первоначальное уравнение, получим:
\[V_2 = \frac{Q}{\frac{\epsilon_0 \cdot A}{d_2}} \cdot 0.05 м\]
Упростим это уравнение:
\[V_2 = \frac{Q \cdot d_2}{\epsilon_0 \cdot A} \cdot 0.05 м\]
С учетом всех известных значений, мы можем рассчитать новую разность потенциалов между пластинами.
Обратите внимание, что для точного ответа нам также потребуется знать площадь пластин конденсатора \[A\] и заряд на конденсаторе \[Q\], которые не указаны в задаче. Если эти значения осознанно пропущены или неизвестны, мы можем предоставить только общую формулу для решения задачи.
\[C = \frac{Q}{V}\]
где \[C\] - емкость конденсатора, \[Q\] - заряд на конденсаторе, \[V\] - разность потенциалов между пластинами.
В нашей задаче, конденсатор был заряжен до 300 В, поэтому разность потенциалов между пластинами равнялась 300 В до раздвижения. Давайте обозначим ее как \[V_1\].
После раздвижения пластин, расстояние между ними увеличилось до 5 см.
Теперь, чтобы найти новую разность потенциалов между пластинами, которую мы обозначим как \[V_2\], мы можем использовать следующую формулу для емкости:
\[C = \frac{\epsilon_0 \cdot A}{d}\]
где \[C\] - емкость конденсатора, \[\epsilon_0\] - электрическая постоянная (приближенное значение 8.85 * 10\(^{-12}\) Ф/м), \[A\] - площадь пластин конденсатора, \[d\] - расстояние между пластинами.
Площадь пластин конденсатора остается неизменной в нашей задаче. Поэтому мы можем утверждать, что:
\[\frac{C_1}{d_1} = \frac{C_2}{d_2}\]
где \[C_1\] - емкость конденсатора до раздвижения пластин (заряженное состояние), \[d_1\] - изначальное расстояние между пластинами, \[C_2\] - новая емкость конденсатора после раздвижения пластин, \[d_2\] - новое расстояние между пластинами.
Мы знаем, что \[C_1 = \frac{Q}{V_1}\], как и \[d_1 = 1 см = 0.01 м\], а \[d_2 = 5 см = 0.05 м\].
Теперь мы можем составить уравнение:
\[\frac{\frac{Q}{V_1}}{0.01 м} = \frac{C_2}{0.05 м}\]
Решим это уравнение относительно \[V_2\], чтобы найти новую разность потенциалов:
\[V_2 = \frac{Q}{C_2} \cdot 0.05 м\]
Осталось только найти новую емкость конденсатора, \[C_2\]:
\[C_2 = \frac{\epsilon_0 \cdot A}{d_2}\]
Теперь, если мы подставим это значение в наше первоначальное уравнение, получим:
\[V_2 = \frac{Q}{\frac{\epsilon_0 \cdot A}{d_2}} \cdot 0.05 м\]
Упростим это уравнение:
\[V_2 = \frac{Q \cdot d_2}{\epsilon_0 \cdot A} \cdot 0.05 м\]
С учетом всех известных значений, мы можем рассчитать новую разность потенциалов между пластинами.
Обратите внимание, что для точного ответа нам также потребуется знать площадь пластин конденсатора \[A\] и заряд на конденсаторе \[Q\], которые не указаны в задаче. Если эти значения осознанно пропущены или неизвестны, мы можем предоставить только общую формулу для решения задачи.
Знаешь ответ?