Два одинаковых плоских конденсатора соединены последовательно и подключены к батарейке. Между пластинами конденсаторов находится воздух. Емкость каждого конденсатора равна С = 100 пФ, ЭДС батарейки равна E = 28 В, а её внутреннее сопротивление равно r = 10 Ом. Определите максимальное количество теплотыQ, которое может выделиться в батарейке после заполнения одного из конденсаторов диэлектриком с проницаемостью e = 2. Ответ выразите в наноджоулях, округлив до одного знака после запятой.

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для начала найдем заряд, который накопится на конденсаторах после подключения к батарее. Используем формулу для заряда на конденсаторе:

Q = C E = 100 10^(-12) 28 = 2.8 10^(-9) Кл

Теперь подключим к одному из конденсаторов диэлектрик с проницаемостью e = 2. Емкость конденсатора с диэлектриком будет равна:

C' = e C = 2 100 10^(-12) = 200 10^(-12) = 2 * 10^(-10) Ф

Заряд на конденсаторе после добавления диэлектрика:

Q' = C' E = 2 10^(-10) 28 = 5.6 10^(-9) Кл

Разность зарядов на конденсаторах после добавления диэлектрика:

ΔQ = Q - Q' = 2.8 10^(-9) - 5.6 10^(-9) = -2.8 * 10^(-9) Кл

Максимальное количество теплоты, которое может выделиться в батарейке:

Q E = 2.8 10^(-9) 28 = 78.4 10^(-9) Дж = 78.4 нДж

Ответ: 78.4 нДж.