Конденсатор накапливает заряд и энергию, и три формулы — заряд, ёмкость, энергия — покрывают всю главу. Энергия зависит от квадрата напряжения, и это главная ловушка.
Что нужно знать
- Разность потенциалов — работа поля на единичный заряд: $\dfrac{6 \cdot 10^{-3}}{2 \cdot 10^{-6}} = 3000$ В.
- Потенциал точки — энергия единичного положительного заряда в ней.
- $C = \dfrac{q}{U}$: $2 \cdot 10^{-6}$ Кл при 100 В — 20 нФ.
- $q = CU$: 5 мкФ при 400 В — 2 мКл.
- $W = \dfrac{CU^2}{2}$: 4 мкФ при 1000 В — 2 Дж. Напряжение втрое больше — энергия в 9 раз больше.
- В плоском конденсаторе $E = \dfrac{U}{d}$: 200 В на 2 см — 10 000 В/м.
- Ёмкость растёт с площадью пластин и диэлектрической проницаемостью, падает с расстоянием между пластинами.
Где чаще всего ошибаются
- Утраивают энергию при утроении напряжения.
- Не переводят микро- и нанофарады в фарады.
- Подставляют расстояние в сантиметрах в $\dfrac{U}{d}$.
- Считают, что раздвигание пластин увеличивает ёмкость.
Проверить себя
По этой же главе есть проверочная работа из 11 заданий на 25 минут. Проверка автоматическая, результат виден сразу — и по работе целиком, и по каждой теме.
Физика · 10 класс · Касьянов, 2022 · Глава 13 · Энергия электростатического поля и конденсаторы