Яка енергія та заряд плоского конденсатора з площею обкладинки 600 кв.см, зарядженого до напруги 300 вольт, якщо

Щоб вирахувати енергію та заряд плоского конденсатора, використовуємо наступні формули:

\[E = \frac{1}{2} C U^2\]
\[C = \frac{Q}{U}\]
\[C = \frac{\varepsilon_0 \varepsilon_r A}{d}\]
\[Q = C \cdot U\]

Де:
\(E\) - енергія конденсатора,
\(C\) - ємність конденсатора,
\(U\) - напруга на конденсаторі,
\(Q\) - заряд на конденсаторі,
\(\varepsilon_0\) - електрична стала вакууму (приблизно \(8.854 \times 10^{-12}\, \text{Ф/м}\)),
\(\varepsilon_r\) - діелектрична проникливість діелектрика,
\(A\) - площа обкладинок конденсатора,
\(d\) - відстань між пластинами конденсатора.

Спочатку обчислимо ємність конденсатора:

\[C = \frac{\varepsilon_0 \varepsilon_r A}{d}\]

Підставляємо значення:

\[C = \frac{(8.854 \times 10^{-12}\, \text{Ф/м})(1)(600 \times 10^{-4}\, \text{м}^2)}{2 \times 10^{-3}\, \text{м}}\]

Виконуємо розрахунки:

\[C = 2.6562 \times 10^{-9}\, \text{Ф}\]

Тепер можемо обчислити заряд на конденсаторі:

\[Q = C \cdot U\]

Замінюємо знайдене значення \(C\) та дане значення \(U\):

\[Q = (2.6562 \times 10^{-9}\, \text{Ф})(300\, \text{В})\]

Розрахунок дає нам:

\[Q = 7.9686 \times 10^{-7}\, \text{Кл}\]

Наостанок, використаємо формулу для обчислення енергії:

\[E = \frac{1}{2} C U^2\]

Підставляємо значення:

\[E = \frac{1}{2}(2.6562 \times 10^{-9}\, \text{Ф})(300\, \text{В})^2\]

Розраховуємо:

\[E = 2.3876 \times 10^{-3}\, \text{Дж}\]

Таким чином, енергія плоского конденсатора з площею обкладинки 600 кв.см, зарядженого до напруги 300 вольт, при відстані між пластинами 2 міліметри та заповненого діелектриком, становить 2.3876 міліджоулів (мДж), а заряд - 0.79686 мікрокулонів (мкКл).