Помогите пожалуйста решить 2 задачи по физике)) Желательно с объяснением 1. Рассчитайте, какую работу...

Давайте разберем каждую задачу по очереди.

Задача 1:

Условие: Рассчитайте работу, необходимую для удаления диэлектрика из плоского конденсатора (ёмкость с диэлектриком ( C = 2 \, \mu\text{F} )), заполненного парафином (диэлектрическая проницаемость (\varepsilon = 2)), при подключении к источнику напряжения ( U = 150 \, \text{В} ).

Решение:

1. Найдем ёмкость конденсатора без диэлектрика ((C_0)):

   Формула для ёмкости конденсатора с диэлектриком: [ C = \varepsilon C_0 ] [ C_0 = \frac{C}{\varepsilon} = \frac{2 \, \mu\text{F}}{2} = 1 \, \mu\text{F} ]

2. Энергия конденсатора с диэлектриком ((W_1)):

   [ W_1 = \frac{C \cdot U^2}{2} = \frac{2 \times 10^{-6} \cdot 150^2}{2} = 0.0225 \, \text{Дж} ]

3. Энергия конденсатора без диэлектрика ((W_2)):

   [ W_2 = \frac{C_0 \cdot U^2}{2} = \frac{1 \times 10^{-6} \cdot 150^2}{2} = 0.01125 \, \text{Дж} ]

4. Работа по удалению диэлектрика:

   Работа равна изменению энергии конденсатора: [ A = W_1 - W_2 = 0.0225 - 0.01125 = 0.01125 \, \text{Дж} ]

Ответ: Работа, необходимая для удаления диэлектрика, равна (0.01125 \, \text{Дж}).

Задача 2:

Условие: Металлический шар с емкостью (8\, \mu\text{F}) заряжен до потенциала (2000\, \text{В}). Его соединяют с незаряженным шаром емкостью (32\, \mu\text{F}). Определите энергию, выделившуюся при соединении.

Решение:

1. Начальная энергия заряженного шара ((W_{\text{нач}})):

   [ W_{\text{нач}} = \frac{C_1 \cdot V_1^2}{2} = \frac{8 \times 10^{-6} \cdot 2000^2}{2} = 16 \, \text{Дж} ]

2. Общая ёмкость после соединения:

   [ C_{\text{общ}} = C_1 + C_2 = 8 \, \mu\text{F} + 32 \, \mu\text{F} = 40 \, \mu\text{F} ]

3. Общий заряд после соединения:

   [ Q = C_1 \cdot V_1 = 8 \times 10^{-6} \cdot 2000 = 0.016 \, \text{Кл} ]

4. Общий потенциал после соединения ((V_{\text{общ}})):

   [ V{\text{общ}} = \frac{Q}{C{\text{общ}}} = \frac{0.016}{40 \times 10^{-6}} = 400 \, \text{В} ]

5. Конечная энергия системы ((W_{\text{кон}})):

   [ W{\text{кон}} = \frac{C{\text{общ}} \cdot V_{\text{общ}}^2}{2} = \frac{40 \times 10^{-6} \cdot 400^2}{2} = 3.2 \, \text{Дж} ]

6. Энергия, выделившаяся при соединении:

   [ \Delta W = W{\text{нач}} - W{\text{кон}} = 16 - 3.2 = 12.8 \, \text{Дж} ]

Ответ: Энергия, выделившаяся при соединении шаров, равна (12.8 \, \text{Дж}).

1. Для решения этой задачи мы можем воспользоваться формулой для работы, совершаемой при перемещении диэлектрика в конденсаторе:

( W = \frac{1}{2} \cdot C \cdot U^2 \cdot (1 - \frac{1}{\varepsilon}) ),

где ( C = 2 \, \mu F ) - ёмкость конденсатора, ( U = 150 \, V ) - напряжение на конденсаторе, ( \varepsilon = 2 ) - диэлектрическая проницаемость парафина.

Подставляя данные в формулу, получаем:

( W = \frac{1}{2} \cdot 2 \cdot 10^{-6} \cdot 150^2 \cdot (1 - \frac{1}{2}) = 0.0225 \, J ).

Таким образом, работа, которую нужно совершить, чтобы удалить диэлектрик из конденсатора, равна 0.0225 Дж.

1. При соединении заряженного и незаряженного конденсаторов происходит выравнивание их потенциалов. Энергия, выделившаяся при этом процессе, можно найти по формуле:

( E = \frac{1}{2} \cdot C_1 \cdot (U_1)^2 - \frac{1}{2} \cdot C_2 \cdot (U_2)^2 ),

где ( C_1 = 8 \, \mu F ) - ёмкость первого конденсатора, ( U_1 = 2000 \, V ) - начальный потенциал первого конденсатора, ( C_2 = 32 \, \mu F ) - ёмкость второго конденсатора, ( U_2 = 0 ) - начальный потенциал второго конденсатора.

Подставляя данные в формулу, получаем:

( E = \frac{1}{2} \cdot 8 \cdot 10^{-6} \cdot 2000^2 - \frac{1}{2} \cdot 32 \cdot 10^{-6} \cdot 0 = 16 \, J ).

Таким образом, энергия, выделившаяся при соединении шаров, равна 16 Дж.