Тема 11 проводники в электростатическом

ПОЛЕ

Электроемкость уединенного проводника⁴ – физическая величина численно равная заряду, который нужно сообщить проводнику для изменения его потенциала на 1 В:

.

Единица измерения [C]=Ф (Фарад).

Конденсатор – устройство, накапливающее на себе заметные по величине заряды при небольшой разности потенциалов (U). Состоит из двух (и более) проводников, разделенных диэлектриком. Емкость конденсатора: .

Электроёмкость плоского конденсатора: ,

где S – площадь перекрытия пластин, d – расстояние между ними, – диэлектрическая проницаемость диэлектрика между пластинами.

Электроемкость последовательно соединенных конденсаторов:

.

Электроемкость параллельно соединенных конденсаторов:

.

Энергия заряженного конденсатора:

.

Плотность энергии электрического поля:

,

где Е – напряженность электрического поля, D – смещение.

Энергия некоторого объёма V в случае неоднородного электрического поля: .

Задания по теме.

Ситуация 1-А. Воздушный конденсатор, площадь пластин которого S = 10 см², расстояние между пластинами d = 5 мм подсоединен к источнику тока, обеспечивающему на пластинах разность потенциалов U = 60 В.

Найти:

1. Электроёмкость конденсатора.

2. Заряд на пластинах.

3. Напряженность электрического поля между пластинами.

4. Как изменится ёмкость конденсатора, если расстояние между пластинами увеличить до 7 мм.

5. Как изменится заряд на пластинах, если в зазор между пластинами внести парафиновую пластину ( = 2,0) толщиной а) 5 мм; б) 3 мм.

6. Как изменится ёмкость, если к данному конденсатору подсоединить точно такой же а) последовательно,

б) параллельно.

7. Чему равна энергия заряженного конденсатора.

8. Чему равна работа по изменению расстояния между пластинами конденсатора в п.4.

Ситуация 1-Б. На пластины воздушного конденсатора, площадь пластин которого S = 10 см², расстояние между пластинами d = 5 мм перенесли заряд q = 5 мкКл.

Найти:

1. Электроёмкость конденсатора.

2. Разность потенциалов между пластинами U.

3. Напряженность электрического поля E между пластинами.

4. Как изменится ёмкость конденсатора, если расстояние между пластинами увеличить до 7 мм.

5. Как изменится разность потенциалов на пластинах, если в зазор между пластинами внести пластину из слюды ( = 7) толщиной а) 5 мм; б) 3 мм.

6. Как изменится ёмкость, если к данному конденсатору подсоединить точно такой же а) последовательно,

б) параллельно.

7. Чему равна энергия заряженного конденсатора.

8. Чему равна работа по изменению расстояния между пластинами конденсатора в п.4.

Ситуация 2. Металлический шарик радиусом R = 2 см зарядили до q = 5 мкКл.

Найти:

1. Электроёмкость шарика.

2. Потенциал поверхности шарика.

3. Потенциал поля на расстоянии 5 см от поверхности.

4. Энергию заряженного шарика.

5. Энергию поля сферы радиусом 10 см, внутри которой находится этот шарик.

6. Как изменится энергия шарика, если его поместить в керосин ( = 2,1).