Một tụ điện phẳng chứa điện môi có = 3, có điện dung C = 6pF, diện tích mỗi bản là S = 1.5cm2. Một điện tích điểm q = 10-9C nằm trong lòng tụ chịu tác dụng của lực điện trường 5.10-5N. Xác định: a) Hiệu điện thế giữa hai bản tụ. b) Mật độ năng lượng điện trường trong lòng tụ. c) Lực tương tác giữa hai bản tụ.

`a)` Để tính hiệu điện thế giữa hai bản tụ, ta sử dụng công thức:

V = Ed

Trong đó:

V là hiệu điện thế giữa hai bản tụ (Volt)
E là điện trường trong tụ (N/C)
d là khoảng cách giữa hai bản tụ (mét)
Điện trường trong tụ có thể tính bằng công thức:

E = σ/ε

Trong đó:

σ là mật độ điện tích trên bản tụ (C/m²)
ε là hằng số điện trường (8.85 x 10^-12 F/m)
Mật độ điện tích trên bản tụ có thể tính bằng công thức:

σ = q/S

Trong đó:

q là điện tích điểm nằm trong lòng tụ (Coulomb)
S là diện tích mỗi bản tụ (m²)
Thay các giá trị vào công thức, ta có:

σ = (10^-9 C)/(1.5 x 10^-4 m²) ≈ 6.67 x 10^-3 C/m²

E = (6.67 x 10^-3 C/m²)/(8.85 x 10^-12 F/m) ≈ 7.53 x 10^8 N/C

V = E * d = (7.53 x 10^8 N/C)(3 x 10^-4 m) ≈ 2.26 x 10^5 V

Vậy hiệu điện thế giữa hai bản tụ là khoảng 2.26 x 10^5 Volt.

`b)` Để tính mật độ năng lượng điện trường trong lòng tụ, ta sử dụng công thức:

U = (1/2) * ε * E²

Trong đó:

U là mật độ năng lượng điện trường (J/m³)
Thay giá trị của E vào công thức, ta có:

U = (1/2) * (8.85 x 10^-12 F/m) * (7.53 x 10^8 N/C)² ≈ 2.51 x 10^-3 J/m³

Vậy mật độ năng lượng điện trường trong lòng tụ là khoảng 2.51 x 10^-3 Joule/m³.

`c)` Để tính lực tương tác giữa hai bản tụ, ta sử dụng công thức:

F = (1/2) * ε * E² * S

Thay các giá trị vào công thức, ta có:

F = (1/2) * (8.85 x 10^-12 F/m) * (7.53 x 10^8 N/C)² * (1.5 x 10^-4 m²) ≈ 4.19 x 10^-3 N

Vậy lực tương tác giữa hai bản tụ là khoảng 4.19 x 10^-3 Newton.

`color{yellow}{#Thanh bình}`