Вопрос школьника
Плоский воздушный конденсатор имеет расстояние между пластинами d = 2,4 мм. На сколько нужно раздвинуть пластины конденсатора при опускании в воду, чтобы ёмкость конденсатора не изменилась?
Ответ от учителя
При опускании плоского воздушного конденсатора в воду, его ёмкость изменится из-за изменения диэлектрической проницаемости среды между пластинами. Для того чтобы ёмкость конденсатора не изменилась, необходимо компенсировать изменение диэлектрической проницаемости воды путем изменения расстояния между пластинами.
Для расчета необходимо использовать формулу для ёмкости плоского конденсатора:
C = ε0 * εr * S / d,
где С — ёмкость конденсатора, ε0 — электрическая постоянная, εr — диэлектрическая проницаемость среды между пластинами (для воздуха εr = 1), S — площадь пластин, d — расстояние между пластинами.
При опускании конденсатора в воду, диэлектрическая проницаемость среды между пластинами изменится на значение εr = 80 (для воды). Чтобы компенсировать это изменение, необходимо изменить расстояние между пластинами на величину Δd:
Δd = d * (1 — 1 / εr) = 2,4 мм * (1 — 1 / 80) ≈ 0,03 мм.
Таким образом, необходимо раздвинуть пластины конденсатора на 0,03 мм при опускании его в воду, чтобы ёмкость конденсатора не изменилась.
