Задача с физике. По теме "Диэлектрика в электрическом поле"

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Дана задача:

В вакууме находится плоский конденсатор площадью 10 см², между обкладками которого находится пластиковая пластина толщиной 2 мм и относительной диэлектрической проницаемостью 3. Если напряжение на конденсаторе равно 100 В, определить силу электрического поля в вакууме и диэлектрике, напряжение на пластиковой пластине и заряд на обкладках конденсатора.

Решение:

Сначала найдем емкость конденсатора:
С = (ε₀ ε S)/d,
где ε₀ - электрическая постоянная (8,85 * 10^(-12) Ф/м),
ε - относительная диэлектрическая проницаемость пластика (3),
S - площадь обкладок конденсатора (10 см² = 0,001 м²),
d - расстояние между обкладками (толщина пластинки, 2 мм = 0,002 м).

С = (8,85 10^(-12) 3 0,001)/(0,002) = 13,275 10^(-12) Ф = 13,275 пФ.

Найдем напряжение на пластиковой пластине:
U = U₀/ε = 100 В / 3 = 33,33 В.

Найдем заряд на обкладках конденсатора:
Q = C U = 13,275 10^(-12) 100 = 1,3275 10^(-9) Кл = 1,3275 нКл.

Найдем силу электрического поля в вакууме:
E₀ = U/d = 100 В / 0,002 м = 50 000 В/м.

Найдем силу электрического поля в диэлектрике:
E = E₀ / ε = 50 000 В/м / 3 = 16 667 В/м.