Номер 2, страница 423 - 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 93. Энергия электростатического поля. 15. Энергия электромагнитного взаимодействия неподвижных зарядов. Электростатика - номер 2, страница 423.
№2 (с. 423)
Условие. №2 (с. 423)
скриншот условия

2. Энергия электростатического поля плоского конденсатора $2\text{ мДж}$, расстояние между пластинами $0,5\text{ мм}$. Найдите силы притяжения пластин друг к другу.
Решение. №2 (с. 423)
Дано:
Энергия электростатического поля конденсатора $W = 2 \text{ мДж}$
Расстояние между пластинами $d = 0.5 \text{ мм}$
В системе СИ:
$W = 2 \cdot 10^{-3} \text{ Дж}$
$d = 0.5 \cdot 10^{-3} \text{ м}$
Найти:
Силу притяжения пластин $F$
Решение:
Сила притяжения между пластинами плоского конденсатора связана с энергией электростатического поля, запасенной в нем. Работа, совершаемая силой притяжения $F$ при изменении расстояния между пластинами, равна изменению энергии поля. Рассмотрим infinitesimally малое изменение расстояния $dx$. Работа, совершаемая силой, равна $dA = F \cdot dx$. Это приводит к изменению энергии $dW$. Таким образом, $F = \frac{dW}{dx}$.
Энергия плоского конденсатора с зарядом $q$ и емкостью $C$ равна:
$W = \frac{q^2}{2C}$
Емкость плоского конденсатора определяется по формуле:
$C = \frac{\varepsilon \varepsilon_0 S}{d}$
где $\varepsilon$ — диэлектрическая проницаемость среды, $\varepsilon_0$ — электрическая постоянная, $S$ — площадь пластин, $d$ — расстояние между ними.
Подставим выражение для емкости в формулу для энергии:
$W = \frac{q^2 d}{2 \varepsilon \varepsilon_0 S}$
Если конденсатор отключен от источника питания, то заряд $q$ на его пластинах остается постоянным. Тогда сила притяжения пластин может быть найдена как производная энергии по расстоянию:
$F = \frac{dW}{dd} = \frac{d}{dd} \left( \frac{q^2 d}{2 \varepsilon \varepsilon_0 S} \right) = \frac{q^2}{2 \varepsilon \varepsilon_0 S}$
Из выражения для энергии $W$ мы видим, что $W = F \cdot d$. Следовательно, силу притяжения можно выразить через энергию и расстояние между пластинами:
$F = \frac{W}{d}$
Эта формула справедлива и в случае, когда конденсатор подключен к источнику постоянного напряжения.
Подставим известные значения в полученную формулу:
$F = \frac{2 \cdot 10^{-3} \text{ Дж}}{0.5 \cdot 10^{-3} \text{ м}} = 4 \text{ Н}$
Ответ: сила притяжения пластин друг к другу равна 4 Н.
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 2 расположенного на странице 423 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 №2 (с. 423), автора: Касьянов (Валерий Алексеевич), ФГОС (старый) углублённый уровень обучения учебного пособия издательства Просвещение.