Плоский конденсатор с расстоянием между пластинами 1 см,заряжен до разности потенциалов 1 кВ.Определить объемную плотность энергии поля конденсатора, если диэлектрик стекло.Ответ записать в системе СИ и СГС.Решение должно быть описано подетально

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для определения объемной плотности энергии поля конденсатора воспользуемся известной формулой:

[
u = \frac{1}{2} \varepsilon E^2
]

где (u) - объемная плотность энергии поля, (\varepsilon) - диэлектрическая проницаемость среды (для стекла (\varepsilon = 8.85 \times 10^{-12} F/m)), (E) - напряженность электрического поля.

Напряженность электрического поля в конденсаторе определяется разностью потенциалов и расстоянием между пластинами:

[
E = \frac{V}{d}
]

где (V = 1000 V) - разность потенциалов, (d = 0.01 m) - расстояние между пластинами.

Подставим значения в формулу для (E):

[
E = \frac{1000}{0.01} = 10^5 V/m
]

Теперь подставим найденное значение (E) в формулу для (u):

[
u = \frac{1}{2} \times 8.85 \times 10^{-12} \times (10^5)^2 = 4.425 \times 10^{-4} J/m^3
]

Таким образом, объемная плотность энергии поля конденсатора с диэлектриком из стекла составляет (4.425 \times 10^{-4} J/m^3) в системе СИ.

В системе СГС диэлектрическая проницаемость вакуума равна 1, поэтому формула для объемной плотности энергии поля будет выглядеть следующим образом:

[
u = \frac{1}{8\pi}\varepsilon E^2
]

Подставив значения в формулу для (E) и вычислив, получим:

[
u = \frac{1}{8\pi} \times 10^5 = 3.982 \times 10^{-6} erg/cm^3
]

Таким образом, объемная плотность энергии поля конденсатора с диэлектриком из стекла составляет (3.982 \times 10^{-6} erg/cm^3) в системе СГС.