Какова сила притяжения между пластинами плоского воздушного конденсатора с площадью пластин 150 см2 и зарядом 5 * 10^-8

Misticheskiy_Lord

42

Для решения задачи о силе притяжения между пластинами плоского воздушного конденсатора и объемной плотности энергии поля конденсатора, мы будем использовать формулы, связанные с электростатикой.

1. Сила притяжения между пластинами конденсатора определяется законом Кулона и выражается формулой:

$$F=\frac{Q_1\cdot Q_2}{4\pi {\epsilon }_0\cdot d^2}$$,

где F - сила притяжения, $Q_1$ и $Q_2$ - заряды на пластинах конденсатора, ${\epsilon }_0$ - электрическая постоянная вакуума (${\epsilon }_0=8.85\times {10}^{-12}Ф/м$), а d - расстояние между пластинами.

2. Тогда, подставляя в формулу известные значения:

$$F=\frac{5\times {10}^{-8}\cdot 5\times {10}^{-8}}{4\pi \times 8.85\times {10}^{-12}\cdot d^2}$$,

мы получим формулу для силы притяжения в зависимости от расстояния между пластинами d.

3. Чтобы найти объемную плотность энергии поля конденсатора, мы можем использовать формулу:

$$u=\frac{{\epsilon }_0\cdot E^2}{2}$$,

где u - объемная плотность энергии, ${\epsilon }_0$ - электрическая постоянная вакуума (${\epsilon }_0=8.85\times {10}^{-12}Ф/м$), а E - напряженность электрического поля между пластинами конденсатора.

4. Напряженность электрического поля между пластинами конденсатора связана с зарядом и площадью пластин, и выражается формулой:

$$E=\frac{Q}{{\epsilon }_0\cdot S}$$,

где E - напряженность электрического поля, Q - заряд на пластинах конденсатора, ${\epsilon }_0$ - электрическая постоянная вакуума (${\epsilon }_0=8.85\times {10}^{-12}Ф/м$), а S - площадь пластин.

5. Подставляя известные значения, получаем формулу для объемной плотности энергии поля конденсатора:

$$u=\frac{{\epsilon }_0\cdot {\left(\frac{Q}{{\epsilon }_0\cdot S}\right)}^2}{2}$$,

или, упрощая,

$$u=\frac{Q^2}{2{\epsilon }_0\cdot S^2}$$.

Теперь, если вы предоставите значение расстояния между пластинами конденсатора (d), я смогу рассчитать силу притяжения между пластинами и объемную плотность энергии поля конденсатора.