Номер 3, страница 416 - гдз по физике 10 класс учебник Касьянов

Авторы: Касьянов В. А.
Тип: Учебник
Издательство: Просвещение
Год издания: 2021 - 2025
Уровень обучения: углублённый
Цвет обложки: белый самолет и молнии изображены
ISBN: 978-5-09-103621-3
Популярные ГДЗ в 10 классе
Задачи. Параграф 91. Электроёмкость конденсатора. 15. Энергия электромагнитного взаимодействия неподвижных зарядов. Электростатика - номер 3, страница 416.
№3 (с. 416)
Условие. №3 (с. 416)
скриншот условия

3. Какую площадь должны иметь пластины плоского воздушного конденсатора, для того чтобы его электроёмкость была равна 1 пФ? Расстояние между пластинами $d = 0,5$ мм. Как изменится результат, если пространство между пластинами заполнить слюдой $(\varepsilon = 7)$?
Решение. №3 (с. 416)
Дано:
Электроёмкость, $C = 1 \text{ пФ}$
Расстояние между пластинами, $d = 0,5 \text{ мм}$
Диэлектрическая проницаемость воздуха, $\epsilon_1 \approx 1$
Диэлектрическая проницаемость слюды, $\epsilon_2 = 7$
Электрическая постоянная, $\epsilon_0 = 8,85 \cdot 10^{-12} \text{ Ф/м}$
Перевод в систему СИ:
$C = 1 \text{ пФ} = 1 \cdot 10^{-12} \text{ Ф}$
$d = 0,5 \text{ мм} = 0,5 \cdot 10^{-3} \text{ м}$
Найти:
Площадь пластин воздушного конденсатора, $S_1$
Площадь пластин конденсатора со слюдой, $S_2$
Решение:
Задача состоит из двух частей: сначала находим площадь для воздушного конденсатора, а затем определяем, как изменится эта площадь, если использовать диэлектрик - слюду.
1. Расчет площади пластин воздушного конденсатора
Электроёмкость плоского конденсатора определяется формулой:
$C = \frac{\epsilon \epsilon_0 S}{d}$
где $C$ - электроёмкость, $\epsilon$ - диэлектрическая проницаемость среды, $\epsilon_0$ - электрическая постоянная, $S$ - площадь пластин, $d$ - расстояние между ними.
Для воздушного конденсатора диэлектрическая проницаемость $\epsilon_1 \approx 1$. Выразим из формулы площадь пластин $S_1$:
$S_1 = \frac{C \cdot d}{\epsilon_1 \cdot \epsilon_0}$
Подставим значения в СИ:
$S_1 = \frac{1 \cdot 10^{-12} \text{ Ф} \cdot 0,5 \cdot 10^{-3} \text{ м}}{1 \cdot 8,85 \cdot 10^{-12} \text{ Ф/м}} = \frac{0,5 \cdot 10^{-3}}{8,85} \text{ м}^2 \approx 0,0565 \cdot 10^{-3} \text{ м}^2 = 5,65 \cdot 10^{-5} \text{ м}^2$
Для удобства восприятия переведем результат в квадратные сантиметры ($1 \text{ м}^2 = 10^4 \text{ см}^2$):
$S_1 = 5,65 \cdot 10^{-5} \text{ м}^2 \cdot 10^4 \frac{\text{см}^2}{\text{м}^2} = 0,565 \text{ см}^2$
Ответ: Площадь пластин воздушного конденсатора должна быть примерно $0,565 \text{ см}^2$.
2. Расчет площади пластин конденсатора со слюдой
Теперь пространство между пластинами заполнено слюдой с диэлектрической проницаемостью $\epsilon_2 = 7$. Мы хотим получить ту же ёмкость $C = 1 \text{ пФ}$. Найдем новую требуемую площадь $S_2$.
$S_2 = \frac{C \cdot d}{\epsilon_2 \cdot \epsilon_0}$
Мы можем заметить, что новая площадь $S_2$ связана со старой площадью $S_1$ следующим образом:
$S_2 = \frac{1}{\epsilon_2} \cdot \left(\frac{C \cdot d}{\epsilon_0}\right) = \frac{S_1}{\epsilon_2}$
Это означает, что для сохранения той же ёмкости при использовании диэлектрика с проницаемостью $\epsilon_2$, площадь пластин можно уменьшить в $\epsilon_2$ раз.
Рассчитаем новую площадь:
$S_2 = \frac{S_1}{7} = \frac{0,565 \text{ см}^2}{7} \approx 0,0807 \text{ см}^2$
Ответ: При заполнении пространства слюдой результат изменится: для сохранения ёмкости в 1 пФ площадь пластин необходимо уменьшить в 7 раз, и она составит примерно $0,081 \text{ см}^2$.
Другие задания:
Помогло решение? Оставьте отзыв в комментариях ниже.
Присоединяйтесь к Телеграм-группе @top_gdz
ПрисоединитьсяМы подготовили для вас ответ c подробным объяснением домашего задания по физике за 10 класс, для упражнения номер 3 расположенного на странице 416 к учебнику 2021 года издания для учащихся школ и гимназий.
Теперь на нашем сайте ГДЗ.ТОП вы всегда легко и бесплатно найдёте условие с правильным ответом на вопрос «Как решить ДЗ» и «Как сделать» задание по физике к упражнению №3 (с. 416), автора: Касьянов (Валерий Алексеевич), ФГОС (старый) углублённый уровень обучения учебного пособия издательства Просвещение.