Лабораторно-практическое занятие №4: Определение электрической емкости конденсатора

Для выполнения заданий из лабораторной работы №4, следуем указаниям. ### Задание 3: Вычисление площади пластин ($S = a \cdot b$) Для каждой строки таблицы рассчитаем площадь $S$: 1. $0,09 \cdot 0,06 = 0,0054$ м$^2$ 2. $0,06 \cdot 0,03 = 0,0018$ м$^2$ 3. $0,11 \cdot 0,09 = 0,0099$ м$^2$ 4. $0,17 \cdot 0,04 = 0,0068$ м$^2$ 5. $0,08 \cdot 0,05 = 0,004$ м$^2$ ### Задание 4: Расчет электроёмкости Используем формулу: $C = \frac{\varepsilon \cdot \varepsilon_0 \cdot S}{d}$, где $\varepsilon = 10$, $\varepsilon_0 \approx 8,85 \cdot 10^{-12}$ Ф/м. *Пример расчета для первой строки:* $C = \frac{10 \cdot 8,85 \cdot 10^{-12} \cdot 0,0054}{0,001} \approx 4,78 \cdot 10^{-10}$ Ф = 478 пФ. ### Контрольные вопросы: 1. **Расчет изменения заряда и энергии**: * Дано: $U = 1000$ В, $C_1 = 5$ пФ. Расстояние $d_2 = d_1 / 2$. * Ёмкость плоского конденсатора $C = \frac{\varepsilon \varepsilon_0 S}{d}$. Так как $d$ уменьшилось в 2 раза, $C_2 = 2C_1 = 10$ пФ. * Заряд $q = CU$: $q_1 = 5 \cdot 10^{-12} \cdot 1000 = 5 \cdot 10^{-9}$ Кл. $q_2 = 10 \cdot 10^{-12} \cdot 1000 = 10 \cdot 10^{-9}$ Кл. Заряд увеличился в 2 раза. * Энергия $W = \frac{CU^2}{2}$: $W_1 = \frac{5 \cdot 10^{-12} \cdot 10^6}{2} = 2,5 \cdot 10^{-6}$ Дж. $W_2 = \frac{10 \cdot 10^{-12} \cdot 10^6}{2} = 5 \cdot 10^{-6}$ Дж. Энергия увеличилась в 2 раза. 2. **Чем определяется электроёмкость**: Она определяется геометрическими размерами проводников (формой, площадью поверхности), расстоянием между ними и диэлектрической проницаемостью среды ($\varepsilon$) между обкладками. 3. **Роль резистора**: Резистор ограничивает ток в цепи (особенно при зарядке конденсатора, чтобы избежать больших токов). Если использовать конденсатор с меньшей ёмкостью, при прочих равных условиях, время зарядки сократится, так как меньше заряда потребуется для достижения того же напряжения.