Пример 2

Плоский конденсатор с расстояниями между пластинами d=1cм=10^{-2 м заряжен до разности потенциалов} U=1 кВ=10³ В., определить объемную плотность энергии поля конденсатора. Диэлектрик – стекло (ε=7).

Решение.

Объемная плотность энергии w поля конденсатора определяется по формуле:

w=W/V, … (1)

где V=S•d – объем между пластинами конденсатора, а W – энергия электрического поля:

W= C•U²)/2 … (2)

Выражения V и формулу (2) ставим в формулу (1) и получим:

w =[(C•U²)/2]/(S•d), … (3)

где U – разность потенциалов между пластинами конденсатора, С – ее емкость. Емкость конденсатора определяется по формуле:

С=(ε•ε₀•S)/d, … (4)

где ε=2 – значения диэлектрическая проницаемость стекла. Поставив выражения (4) в формуле (3) получим:

w=[(=(ε•ε₀•S•U²)/2•d]/(S•d)=(ε•ε₀•U²)/2d². … (5)

Подставим численное значение и вычислим:

w=(7•8,85•10^-12•10⁶)/(2•10^-4)=0,309 Дж/м².

Ответ: w=0,309 Дж/м².