एक समांतर प्लेट संधारित्र की प्रत्येक प्लेट का क्षेत्रफल $90 \,cm^{2}$ है और वे $2.5 \,mm$ की दूरी पर स्थित हैं। संधारित्र को $400 \,V$ की आपूर्ति से जोड़कर आवेशित किया जाता है।
$(a)$ संधारित्र द्वारा कितनी स्थिर-विद्युत ऊर्जा संचित की जाती है?
$(b)$ इस ऊर्जा को प्लेटों के बीच स्थिर-विद्युत क्षेत्र में संचित मानिए और प्रति इकाई आयतन ऊर्जा $u$ प्राप्त कीजिए। अतः $u$ और प्लेटों के बीच विद्युत क्षेत्र $E$ के परिमाण के बीच संबंध स्थापित कीजिए।

(N/A) दिया गया है:
प्लेट का क्षेत्रफल $A = 90 \,cm^{2} = 90 \times 10^{-4} \,m^{2}$
प्लेटों के बीच की दूरी $d = 2.5 \,mm = 2.5 \times 10^{-3} \,m$
विभवांतर $V = 400 \,V$
निर्वात की विद्युतशीलता $\epsilon_{0} = 8.85 \times 10^{-12} \,C^{2} \,N^{-1} \,m^{-2}$
$(a)$ धारिता $C = \frac{\epsilon_{0} A}{d} = \frac{8.85 \times 10^{-12} \times 90 \times 10^{-4}}{2.5 \times 10^{-3}} = 3.186 \times 10^{-11} \,F$
संचित ऊर्जा $U = \frac{1}{2} C V^{2} = \frac{1}{2} \times 3.186 \times 10^{-11} \times (400)^{2} = 2.55 \times 10^{-6} \,J$
$(b)$ संधारित्र का आयतन $V' = A \times d = 90 \times 10^{-4} \times 2.5 \times 10^{-3} = 2.25 \times 10^{-5} \,m^{3}$
प्रति इकाई आयतन ऊर्जा $u = \frac{U}{V'} = \frac{2.55 \times 10^{-6}}{2.25 \times 10^{-5}} = 0.113 \,J \,m^{-3}$
संबंध: $u = \frac{U}{Ad} = \frac{\frac{1}{2} (\frac{\epsilon_{0} A}{d}) V^{2}}{Ad} = \frac{1}{2} \epsilon_{0} (\frac{V}{d})^{2} = \frac{1}{2} \epsilon_{0} E^{2}$