Для определения ёмкости Лейденской банки сначала нужно вычислить объём воздушного пространства между внутренней и внешней поверхностью банки, а затем применить формулу для определения её ёмкости.
- Вычислим объём воздушного пространства между стенками банки:
Объём цилиндра с внутренним радиусом r1 и внешним радиусом r2 можно выразить следующей формулой:
V = π * h * (r2^2 - r1^2)
Здесь:
h = высота банки = 40 см
r2 = радиус наружной цилиндрической поверхности = 10 см (половина диаметра)
r1 = (10 - 0.3) см = 9.7 см (учитывая толщину стенок стекла)
Подставляем данные в формулу и находим объём воздушного пространства между стенками:
V = π * 40 * ((10)^2 - (9.7)^2) см^3
- Теперь, применяем формулу для определения ёмкости Лейденской банки:
C = 4 * π * ε₀ * ε_r * (V / d), где
C - ёмкость банки
ε₀ - электрическая постоянная в вакууме (8.85 * 10^-12 Ф/м)
ε_r - диэлектрическая постоянная стекла (5)
V - объём воздушного пространства между стенками банки
d - расстояние между стенками банки = толщина стенок стекла = 3 мм = 0.3 см
Подставляем данные и вычисляем ёмкость Лейденской банки:
C = 4 * π * 8.85 * 10^-12 * 5 * ((π * 40 * ((10)^2 - (9.7)^2)) / 0.3) Фарад
Таким образом, после проведения необходимых расчётов, можно определить ёмкость Лейденской банки по заданным данным.