Одним з розділів фізики, що лежать в основі знання, присвяченого процесам, пов 'язаним з електрикою, є електростатика. Вона вивчає взаємодію нерухомих електричних зарядів. Тому одним з типових завдань, яке може знадобитися вирішити школярам і студентам молодших курсів ВНЗ-ів, є знаходження напруги між пластинами конденсатора на підставі знання різних параметрів.
Вам знадобиться
- - знання ємності або геометричних і фізичних параметрів конденсатора;
- - знання енергії або заряду на конденсаторі.
Інструкція
1. Знайдіть напругу між пластинами конденсатора, якщо відома поточна величина накопиченої ним енергії, а також його ємність. Енергія, запасена конденсатором, може бути обчислена за формулою W = (C. U )/2, де C - ємність, а U - напруга між пластинами. Таким чином, значення напруги може бути отримано як корінь з подвоєного значення енергії, поділеного на ємність. Тобто, воно буде одно: U=√(2∙W/C).
2. Енергія, запасена конденсатором, також може бути обчислена на підставі значення заряду (кількості електрики) і напруги між обкладками. Формула, що визначає відповідність між цими параметрами, має вигляд: W = q ^ U/2 (де q - заряд). Отже, знаючи енергію і заряд конденсатора, можна вирахувати напругу між його пластинами за формулою: U=2∙W/q.
3. Оскільки заряд на конденсаторі пропорційний як доданому до його пластин напруженню, так і ємності пристрою (він визначається формулою q = C ^ U), то, знаючи заряд і ємність, можна знайти і напругу. Відповідно, для проведення розрахунку використовуйте формулу: U=q/C.
4. Щоб отримати значення напруги на конденсаторі з відомими геометричними та фізичними параметрами, спочатку розрахуйте його ємність. Для простого плоского конденсатора, що складається з двох провідних пластин, розділених діелектриком, відстань між якими зневажливо мало порівняно з їх розмірами, ємність може бути обчислена за формулою: C=(ε∙ε0∙S)/d. Тут d - відстань між пластинами, а S - їх площа. Значення ^ 0 - електрична постійна (константа, рівна 8,8542 • 10 -12 Ф/м), - відносна діелектрична проникність простору між пластинами (її можна дізнатися з фізичних довідників). Обчислюючи ємність, розрахуйте напругу одним із методів, наведених у кроках 1-3.