Краткое пояснение: Необходимо найти площадь пластины, напряженность электрического поля, напряжение, ёмкость конденсатора и энергию заряженного конденсатора, используя известные значения заряда, размеров пластин и диэлектрической проницаемости.
Дано:
- Заряд: \( q = -40 \cdot 10^{-9} \) Кл
- Длина пластины: \( a = 20 \) см = 0.2 м
- Ширина пластины: \( b = 20 \) см = 0.2 м
- Расстояние между пластинами: \( d = 10 \) см = 0.1 м
- Диэлектрическая проницаемость: \( \varepsilon = 1.8 \)
Решение:
-
Площадь пластины:
- \( S = a \cdot b \)
- \( S = 0.2 \cdot 0.2 = 0.04 \) м²
-
Напряженность электрического поля:
- \( E = \frac{|q|}{\varepsilon \cdot \varepsilon_0 \cdot S} \), где \( \varepsilon_0 = 8.85 \cdot 10^{-12} \) Ф/м
- \( E = \frac{40 \cdot 10^{-9}}{1.8 \cdot 8.85 \cdot 10^{-12} \cdot 0.04} \approx 62900 \) В/м
-
Напряжение:
- \( U = E \cdot d \)
- \( U = 62900 \cdot 0.1 = 6290 \) В
-
Ёмкость конденсатора:
- \( C = \frac{\varepsilon \cdot \varepsilon_0 \cdot S}{d} \)
- \( C = \frac{1.8 \cdot 8.85 \cdot 10^{-12} \cdot 0.04}{0.1} \approx 6.37 \cdot 10^{-12} \) Ф
-
Энергия заряженного конденсатора:
- \( W = \frac{q^2}{2C} \)
- \( W = \frac{(40 \cdot 10^{-9})^2}{2 \cdot 6.37 \cdot 10^{-12}} \approx 1.26 \cdot 10^{-4} \) Дж
Ответ:
- Площадь пластины: \( S = 0.04 \) м²
- Напряженность поля: \( E \approx 62900 \) В/м
- Напряжение: \( U = 6290 \) В
- Емкость: \( C \approx 6.37 \cdot 10^{-12} \) Ф
- Энергия: \( W \approx 1.26 \cdot 10^{-4} \) Дж