Номер 5, страница 342 - гдз по физике 10 класс учебник Хижнякова, Синявина

Основы электродинамики. Глава 12. Разность потенциалов. Энергия электростатического поля. Параграф 62. Электрическая ёмкость. Конденсаторы. Вопросы - номер 5, страница 342.

Условие.

5. От чего зависит ёмкость плоского конденсатора?

Решение.

5. Решение

Ёмкость плоского конденсатора — это физическая величина, которая определяет его способность накапливать электрический заряд. Она зависит от геометрических размеров конденсатора и от электрических свойств диэлектрика, который находится между его пластинами (обкладками). Эта зависимость описывается следующей формулой:

$C = \frac{\varepsilon \varepsilon_0 S}{d}$

где:

C – электроёмкость конденсатора, измеряемая в Фарадах (Ф);

$\varepsilon$ (эпсилон) – диэлектрическая проницаемость среды, которая заполняет пространство между обкладками. Это безразмерная величина, показывающая, во сколько раз электрическое поле в диэлектрике слабее, чем в вакууме. Для вакуума $\varepsilon = 1$;

$\varepsilon_0$ (эпсилон нулевое) – электрическая постоянная, фундаментальная физическая константа, значение которой составляет примерно $8,85 \cdot 10^{-12}$ Ф/м;

S – площадь одной из обкладок конденсатора (или площадь их взаимного перекрытия), измеряемая в квадратных метрах ($м^2$);

d – расстояние между обкладками, измеряемое в метрах (м).

Анализируя эту формулу, можно сделать вывод, что ёмкость плоского конденсатора зависит от трёх основных факторов:

1. Площадь обкладок (S). Ёмкость прямо пропорциональна площади обкладок. Это означает, что при увеличении площади обкладок ёмкость конденсатора увеличивается.

2. Расстояние между обкладками (d). Ёмкость обратно пропорциональна расстоянию между ними. Следовательно, чем меньше расстояние между обкладками, тем больше его ёмкость.

3. Тип диэлектрика (ε). Ёмкость прямо пропорциональна диэлектрической проницаемости вещества между обкладками. Если заменить вакуум (или воздух) на диэлектрик с большей проницаемостью, ёмкость конденсатора возрастёт.

Важно понимать, что ёмкость конденсатора не зависит от заряда ($\text{q}$), сообщённого конденсатору, или от напряжения ($\text{U}$) между его обкладками. Отношение $q/U$ для данного конденсатора является постоянной величиной, которая и определяет его ёмкость.

Ответ: Ёмкость плоского конденсатора зависит от площади его обкладок, расстояния между ними и диэлектрической проницаемости среды, находящейся между обкладками.