В плоский воздушный конденсатор емкостью 16 мкФ вводят пластину с диэлектрической проницаемостью, равной 4, после чего заряжают конденсатор, подключив его к клеммам источника с напряжением 6 В. На сколько изменится энергия этого конденсатора, если, отключив конденсатор от источника, извлечь пластину из конденсатора? В ответе укажите модуль изменения энергии в мкДж.
Емкость плоского конденсатора вычисляется по формуле: где
— электрическая постоянная,
— диэлектрическая проницаемость материала внутри конденсатора, S — площадь конденсатора, d — расстояние между пластинами конденсатора. Диэлектрическая проницаемость воздуха равна единице. Значит, при введении пластины с диэлектрической проницаемостью 4 емкость конденсатора увеличится в четыре раза, то есть станет равной 64 мкФ.
Энергия конденсатора в этом случае будет равна: Конденсатор отключают от источника, поэтому при извлечении пластины из конденсатора будет сохраняться заряд конденсатора. Заряд конденсатора равен
откуда напряжение
Тогда энергия конденсатора будет равна:
Разность этих энергий:
Ответ: 3456 мкДж.

