Давайте разберемся с задачей по шагам. Нам нужно определить, как изменится электроёмкость плоского воздушного конденсатора при двух условиях одновременно: увеличении расстояния между пластинами в 2 раза и вводе между пластинами диэлектрика с диэлектрической проницаемостью ε = 4.
Исходные данные и формулы
Электроёмкость плоского конденсатора без диэлектрика:
[
C_0 = \frac{\varepsilon_0 S}{d}
]
где:
- ( \varepsilon_0 ) — диэлектрическая проницаемость вакуума,
- ( S ) — площадь пластин,
- ( d ) — расстояние между пластинами.
При введении диэлектрика с диэлектрической проницаемостью ( \varepsilon ):
[
C = \varepsilon \frac{\varepsilon_0 S}{d} = \varepsilon C_0
]
Что меняется в задаче:
- Расстояние между пластинами: ( d \to 2d )
- Введение диэлектрика с ( \varepsilon = 4 )
Шаг 1: Исходная электроёмкость
Обозначим исходную электроёмкость как ( C_{\text{исх}} ):
[
C_{\text{исх}} = \frac{\varepsilon_0 S}{d}
]
Шаг 2: После увеличения расстояния и вставки диэлектрика
- Расстояние: ( d \to 2d )
- Диэлектрик: ( \varepsilon = 4 )
Если пластинами полностью заполнен диэлектрик, то новая электроёмкость будет:
[
C_{\text{нов}} = \varepsilon \frac{\varepsilon_0 S}{2d} = 4 \times \frac{\varepsilon_0 S}{2d}
]
или
[
C_{\text{нов}} = 2 \times \frac{\varepsilon_0 S}{d}
]
Поскольку исходная ( C_{\text{исх}} = \frac{\varepsilon_0 S}{d} ), то:
[
C_{\text{нов}} = 2 C_{\text{исх}}
]
Ответ:
После увеличения расстояния в 2 раза и введения диэлектрика с ( \varepsilon = 4 ), электроёмкость станет в 2 раза больше исходной.
Если есть дополнительные условия или уточнения, сообщите!