Номер 3, страница 430 - гдз по физике 10 класс учебник Грачев, Погожев

Электродинамика. Глава 10. Электростатика. Параграф 76. Конденсаторы. Емкость плоского конденсатора. Энергия электрического поля. Упражнения - номер 3, страница 430.

Условие.

3. Определите заряд и энергию электрического поля конденсатора ёмкостью $C = 2 \text{ мкФ}$, если напряжение между его пластинами $U = 0,1 \text{ кВ}$.

Решение.

Дано:

Ёмкость конденсатора: $C = 2$ мкФ
Напряжение между пластинами: $U = 0,1$ кВ

Перевод в систему СИ:
$C = 2 \cdot 10^{-6}$ Ф
$U = 0,1 \cdot 10^3 \text{ В} = 100$ В

Найти:

Заряд конденсатора: $q - ?$
Энергию электрического поля: $W - ?$

Решение:

Заряд

Заряд $q$ на пластинах конденсатора прямо пропорционален его ёмкости $C$ и напряжению $U$ между пластинами. Он определяется по формуле:

$q = C \cdot U$

Подставим значения величин, выраженные в системе СИ:

$q = 2 \cdot 10^{-6} \text{ Ф} \cdot 100 \text{ В} = 200 \cdot 10^{-6} \text{ Кл} = 2 \cdot 10^{-4} \text{ Кл}$.

Ответ: заряд конденсатора равен $2 \cdot 10^{-4}$ Кл.

Энергия электрического поля

Энергия $W$ электрического поля, запасённая в конденсаторе, вычисляется по формуле, использующей ёмкость и напряжение:

$W = \frac{C \cdot U^2}{2}$

Подставим значения величин, выраженные в системе СИ:

$W = \frac{2 \cdot 10^{-6} \text{ Ф} \cdot (100 \text{ В})^2}{2} = \frac{2 \cdot 10^{-6} \text{ Ф} \cdot 10000 \text{ В}^2}{2} = \frac{2 \cdot 10^{-2}}{2} \text{ Дж} = 10^{-2} \text{ Дж}$.

Эту величину также можно записать в виде десятичной дроби: $0,01$ Дж.

Ответ: энергия электрического поля конденсатора равна $0,01$ Дж.