Физика задание 19 Стеклянную пластинку ( = 7) толщиной d = 2 см вдвинули в плоский конденсатор так, что она вплотную прилегает к его обкладкам. Заряд обкладок конденсатора Q = 510–8 Кл, их площадь S = 10–2 м 2 . Найдите поверхностную плотность свободных зарядов на пластинах конденсатора, плотность связанных зарядов на стеклянной пластине и плотность энергии электрического поля внутри конденсатора

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Поверхностная плотность свободных зарядов на пластинах конденсатора равна:
σ = Q/S = 510^-8 Кл / 0.01 м^2 = 510^-6 Кл/м^2

Плотность связанных зарядов на стеклянной пластине равна:
σ_b = σ / (1 - ε) = 510^-6 Кл/м^2 / (1 - 7) = 510^-6 Кл/м^2 / (-6) = -8.33*10^-7 Кл/м^2

Плотность энергии электрического поля внутри конденсатора равна:
w = εε_0E^2 / 2,
где E - напряженность электрического поля, которая равна E = σ / ε_0 = σ / (8.8510^-12 Ф/м), так как E = U/d, где U - напряжение на конденсаторе, а d - расстояние между пластинами.
Тогда E = σ / (8.8510^-12 Ф/м) = 510^-6 Кл/м^2 / (8.8510^-12 Ф/м) = 564.97 Н/Кл,
подставляем в формулу плотности энергии:
w = 7 8.8510^-12 (564.97)^2 / 2 = 1.6810^-6 Дж/м^3.