Войти Регистрация Спроси ai-bota

Края квадратных пластин плоского конденсатора касаются поверхности керосина. Какое напряжение необходимо подать на пластины, чтобы керосин поднялся до верхнего края пластин, если расстояние между пластинами конденсатора d = 1 мм, площадь пластин S = 16 см2. Диэлектрическая проницаемость керосина ϵ = 2, плотность керосина ρ = 800 кг/м3. Электрическая постоянная ϵ0 = 8,85×10-12 Ф/м. ответ дайте в кВ, округлив до целых.

Показать ответ

Ответ:

qwrt1337

15.10.2020 15:30

6 кВ

Объяснение:

Сразу отметим, что керосин поднимется до максимальной высоты и начнет совершать колебания у точки равновесия, отстоящей от поверхности жидкости на половину высоты пластин. Если в задаче подразумевается максимальная высоты подъема жидкости то решение следует оставить как есть, если установившееся после затухания колебаний (за счет диссипации энергии на вязкое трение) - результат стоит умножить на $\sqrt{2}$ .

В процессе подъема жидкости между пластинами конденсатора меняется его емкость. Обозначим первоначальную емкость за С₀, очевидно

$C_0=\frac{\epsilon_0S}{d}$

После того, как конденсатор полностью заполнился диэлектриком, емкость стала равна

$C_1=\frac{\epsilon \epsilon_0S}{d}$

Работа, совершенная при это источником ЭДС

$A=U\Delta q=U(C_1U-C_0U)=U^2(C_1-C_0)=\frac{U^2\epsilon_0S}{d}(\epsilon-1)$

Изменение энергии электрического поля конденсатора

$\Delta W=\frac{C_1U^2}{2}-\frac{C_0U^2}{2}=\frac{U^2}{2}(C_1-C_0)=\frac{U^2\epsilon_0S}{2d}(\epsilon-1)$

Изменение потенциальной энергии жидкости (здесь мы учитываем, что центр масс жидкости находится на середине высоты пластин)

$\Delta E_p=mg\Delta h=\rho Sdg\frac{h}{2}$

Из закона сохранения энергии

$A=\Delta W+\Delta U_p$

$\frac{U^2\epsilon_0S}{d}(\epsilon-1)=\frac{U^2\epsilon_0S}{2d}(\epsilon-1)+\rho Sdg\frac{h}{2}$

$\frac{U^2\epsilon_0S}{2d}(\epsilon-1)=\rho Sdg\frac{h}{2}$

$U=\sqrt{\frac{\rho d^2gh}{\epsilon_0 (\epsilon-1)} }=\sqrt{\frac{800*0.001^2*10*0.04}{8.85*10^{-12}*(2-1)} }\approx6000$ В или 6 кВ.

0,0(0 оценок)

Популярные вопросы: Физика

helgagrantt

21.02.2021 05:17

1. Объясните, как из 12-вольтового напряжения аккумуляторной батареи получается высокое напряжение зажигания амплитудой 40 ООО В.2. Объясните принцип работы магнитоэлектрического...

gffgv

30.01.2023 19:14

1. (26) Mідній брусок, розміри которого 5см * 7см * 10см, лежить на столі. Зобразіть Вагу бруска на малюнку, застосовуючі масштаб: 1см- 10Н. Густина МІДІ 8900 2. (26) Сила 20Н розтягує...

kabilet777

16.03.2023 00:59

Три резистори опором 9 Ом кожний з єднані паралельно і приєднані до джерела струму, напруга на затискачах якого 12 В. Якою є сила струму в колі...

ДевочКаНауКи

09.11.2020 01:47

Чтобы сцепить 5 одинаковых тележек, стоящих на рельсах на небольшом расстоянии друг от друга, первойтележке сообщают скорость 3 м/с. Определи скорость тележек после сцепления.ответ...

uliii1

26.11.2022 07:12

Дененің жер және ай бетеріннен бірдей биіктегі потенциалдық энергиялары бірдей бола ма?...

ДарьяГ22

12.09.2021 18:02

Дано v0=72км/ч v=0 t=10c найти a? s?...

незнайка1185

06.07.2021 18:00

На невесомой нити подвешены три одинаковых шарика, соединенных невесомыми пружинками. При t=t0 нить пережигают. Найти ускорение каждого шарика в начальным момент времени....

коля564

18.11.2020 03:51

Соберите электрическую цепь схема которой изображена на рисунке 10 замкните ключ снимите показания амперметра и вольтметра.Занесите результат в таблицу...

ВанькаНер

05.01.2023 22:09

Сколько колебаний за 1 минуту сделает поплавок на поверхности воды, если волна длиной 5 м распространяется со скоростью 3 м/с? онлайн мектеп...

WaysWhite

12.04.2023 23:41

Трассу длиной 500 метров автомобиль преодолевает за 10 секунд, двигаясь с ускорением 4 м/с. чему равна скорость автомобиля вначале и в конце пути...

Полный доступ

Позволит учиться лучше и быстрее. Неограниченный доступ к базе и ответам от экспертов и ai-bota Оформи подписку