Плоский воздушный конденсатор емкостью 6мкФ заряжен до напрежения 200 В и отключен от источника. Пластины медленно раздвигают, увеличивают расстояние между ними в 4 раза. Какую работу (в мДж) при этом совершают?

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для определения работы, совершаемой при раздвигании пластин конденсатора, используем формулу:

(W = \frac{1}{2} C (V_f^2 - V_i^2)),

где W - работа, совершаемая при раздвигании пластин конденсатора,
С - емкость конденсатора = 6 мкФ = 6 * 10^-6 Ф,
V_i - начальное напряжение на конденсаторе = 200 В,
V_f - конечное напряжение на конденсаторе при раздвигании пластин.

Так как расстояние между пластинами увеличивается в 4 раза, емкость конденсатора уменьшается в 4 раза.

(C' = \frac{C}{4} = 1.5 * 10^-6 Ф).

Следовательно, (V_f = \frac{V_i}{2}).

Таким образом, подставляем все значения в формулу для работы:

(W = \frac{1}{2} 1.5 10^-6 * (\frac{200}{2}^2 - 200^2)),

(W = 0.75 10^-6 (100^2 - 200^2)),

(W = 0.75 10^-6 (10000 - 40000)),

(W = 0.75 10^-6 (-30000)),

(W = -0.0225 J = -22.5 mJ).

Таким образом, работа, совершаемая при раздвигании пластин конденсатора, равна -22.5 мДж. Negative знак означает, что работа совершается в направлении против силы, сохраняющей заряд на пластинах.