Конденсатор заряжен до разности потенциалов 300 В и отключен от источника тока. Определить работу внешней силы по увеличению расстояния между пластинами конденсатора вдвое. Заряд конденсатора 100 мкКл.

Добрый день! Давайте решим вместе задачу про работу внешней силы при увеличении расстояния между пластинами конденсатора вдвое.

Для начала, нам понадобится формула для вычисления работы внешней силы:

Работа = изменение энергии или W = ΔE.

В случае с конденсатором, энергия E связана с его зарядом Q и разностью потенциалов U следующим образом:

E = (1/2) * Q * U.

Теперь найдем изменение энергии ΔE в зависимости от изменения расстояния между пластинами конденсатора.

Известно, что у нас изменится расстояние между пластинами вдвое, а заряд конденсатора останется неизменным (100 мкКл). Обозначим исходное расстояние между пластинами как d1, а новое расстояние - как d2 (вдвое больше исходного).

Используем формулу емкости конденсатора C:

C = Q / U.

Так как заряд конденсатора остается одинаковым, можно записать C1 * U1 = C2 * U2 (где C1 и U1 - емкость и разность потенциалов для исходного состояния, а C2 и U2 - для нового состояния).

Теперь можем перераспределить переменные в решении для изменения энергии:

E1 = (1/2) * Q * U1.

E2 = (1/2) * Q * U2.

Рабочая формула для изменения энергии:

ΔE = E2 - E1 = (1/2) * Q * U2 - (1/2) * Q * U1.

ΔE = (1/2) * Q * (U2 - U1).

Для нашей задачи разность потенциалов U1 равна 300 В, а разность потенциалов U2 будет этой величиной на половину больше, так как у нас изменится расстояние между пластинами вдвое.

Следовательно, U2 = U1 * (d2 / d1) = 300 В * (2 / 1) = 600 В. Обратите внимание, что соотношение d2 / d1 равно двум, так как у нас расстояние между пластинами увеличивается вдвое.

Теперь можем подставить известные значения в формулу для изменения энергии:

ΔE = (1/2) * 100 мкКл * (600 В - 300 В).

ΔE = (1/2) * 100 * 10^(-6) Кл * 300 В.

ΔE = 15 * 10^(-3) Дж.

Итак, изменение энергии в конденсаторе при увеличении расстояния между пластинами вдвое составляет 15 миллиджоулей (или 15 миллиджулей).

Так как работа внешней силы равна изменению энергии (W = ΔE), то в данном случае работа внешней силы по увеличению расстояния между пластинами вдвое равна 15 миллиджоулям (или 15 миллиджулям).

Надеюсь, я смог объяснить решение задачи понятно. Если у вас остались вопросы, пожалуйста, задайте их!