Электростатика — Задание 11 ЕГЭ по физике №00010710

Дано:

$U = 10$ В, $C_0 = 10$ мкФ $= 10 \cdot 10^{-6}$ Ф, $\varepsilon = 2$

Найти:

$W$ — энергия конденсатора после введения диэлектрика

Решение:

Ёмкость плоского конденсатора: $$C = \frac{\varepsilon \varepsilon_0 S}{d}$$ При заполнении диэлектриком с $\varepsilon = 2$ все остальные параметры остаются неизменными, поэтому ёмкость увеличивается в 2 раза: $$C_{\text{нов}} = 2 C_0 = 2 \cdot 10 \text{ мкФ} = 20 \text{ мкФ} = 20 \cdot 10^{-6} \text{ Ф}$$ Конденсатор подключён к источнику с постоянным напряжением, поэтому $U$ не меняется. Энергия конденсатора: $$W = \frac{C_{\text{нов}} U^2}{2} = \frac{20 \cdot 10^{-6} \cdot 100}{2} = \frac{2 \cdot 10^{-3}}{2} = 1 \cdot 10^{-3} \text{ Дж} = 1 \text{ мДж}$$ Энергия конденсатора равна $W = 1$ мДж.