Как изменится сила взаимодействия пластин после отключения напряжения

Во сколько раз изменится сила электростатического взаимодействия? (10 декабря 2010)

Задача была на олимпиаде для поступающих в ВУЗ. Не решил. А сейчас хотелось бы разобраться.

Комментарии

Как видим, при постоянном U и d сила взаимодействия зависит от емкости конденсатора.

При введении диэлектрической пластины между обкладками конденсатора изменится емкость. Рассмотрите последовательное соединение воздушного конденсатора и конденсатора с пластиной. Далее находите отношение сил. Решение публикуйте.

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии

отсюда F = EEoSU 2 / d 2 = EoSU 2 / d 2 — это для конденсатора с вакуумом.

Далее рассмотрим два последовательно соединенных конденсатора:

C1 = 2EoS / d для вакуума,

C2 = 6EoS/d для конденсатора с диэлектриком, где E = 3.

При последовательном соединении:

Далее F2 = 3EoSU 2 / (2d 2 ) — это для конденсатора с добавленным диэлектриком.

Далее находим отношение сил для конденсатора с вакуумом и для конденсатора с добавленным диэлектриком.

отсюда F2 = (3/2) F1, т.е. сила увеличится в 1,5 раза.

Если конденсатор отключить от источника тока

Плос­кий кон­ден­са­тор от­клю­чи­ли от ис­точ­ни­ка тока, а затем умень­ши­ли рас­сто­я­ние между его пла­сти­на­ми. Как из­ме­ни­ли при этом заряд на об­клад­ках кон­ден­са­то­ра, элек­тро­ем­кость кон­ден­са­то­ра и на­пря­же­ние на его об­клад­ках? (Кра­е­вы­ми эф­фек­та­ми пре­не­бречь, счи­тая пла­сти­ны кон­ден­са­то­ра боль­ши­ми. Ди­элек­три­че­скую про­ни­ца­е­мость воз­ду­ха при­нять рав­ной 1.)

Для каж­дой ве­ли­чи­ны опре­де­ли­те со­от­вет­ству­ю­щий ха­рак­тер из­ме­не­ния:

За­пи­ши­те в таб­ли­цу вы­бран­ные цифры для каж­дой фи­зи­че­ской ве­ли­чи­ны. Цифры в от­ве­те могут по­вто­рять­ся.

Заряд кон­ден­са­то­ра Элек­троёмкость На­пря­же­ние на об­клад­ках

Поскольку конденсатор отключен от источника, при изменении расстояния между пластинами заряд конденсатора никак не изменяется. Электроемкость плоского конденсатора обратно пропорциональна расстоянию между пластинами: Следовательно, уменьшение расстояния между обкладками конденсатора приводит к увеличению его электроемкости. Наконец, напряжение на обкладках связано с зарядом конденсатора и его емкостью соотношением Таким образом, напряжение уменьшается.

9. Емкость плоского конденсатора С1 = 10 -10 Ф. Диэлектрик – фарфор. Конденсатор зарядили до разности потенциалов U1 = 600 В и отключили от источника. Какую работу необходимо совершить, чтобы вынуть диэлектрик из конденсатора? Трением пренебречь.

Если конденсатор отключили от источника, то напряжение уменьшается, но остается q = const.Энергия конденсатора: Т.к. q=const, то необходимо использовать формулу . Авнеш. = W2 – W1

Если конденсатор остается подключенным к источнику, то q ≠ const, а

U = const = q1/C1 = q2/C2и W = ½ (CU 2 ).

10.Плоский конденсатор электроемкостью 4нФ подсоединен к источнику напряжения 10 В. Затем, не отключая конденсатор от источника, расстояние между его обкладками увеличили в 2 раза.

1) Найти, во сколько раз изменились следующие величины: а) электроемкость конденсатора, б) заряд на его обкладках, в) напряжение на конденсаторе, г) поверхностная плотность заряда, д) напряженность электростатического поля, е) поток Е через пластину конденсатора,

ж) электрическая индукция D, з) плотность энергии электрического поля в конденсаторе,

и) энергия конденсатора.

2) Рассчитать работу, затраченную на изменение расстояния между обкладками.

3) Найти заряд, прошедший через источник.

1) а) если С1 = 4 нФ, то

в) Т.к. конденсатор от источника не отключается, то U2 = U1 = U =10 B, но изменяется заряд:

г) → σ2 / σ1 = ½. д) Е2 / Е1 = ½.

и)Когда U = const, то W = ½CU 2 ,

2) Работа внешних сил, затраченная на изменение расстояние между обкладками, рассчитывается как изменение энергии конденсатора:

3) Найдем заряд, прошедший через источник:

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Студент – человек, постоянно откладывающий неизбежность. 10622 – | 7341 – или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

В 15:47 поступил вопрос в раздел ЕГЭ (школьный), который вызвал затруднения у обучающегося.

Вопрос вызвавший трудности

Ответ подготовленный экспертами Учись.Ru

Для того чтобы дать полноценный ответ, был привлечен специалист, который хорошо разбирается требуемой тематике "ЕГЭ (школьный)". Ваш вопрос звучал следующим образом: ‘Плоский воздушный конденсатор зарядили и отключили от источника тока. Как изменится энергия электрического поля внутри конденсатора’

После проведенного совещания с другими специалистами нашего сервиса, мы склонны полагать, что правильный ответ на заданный вами вопрос будет звучать следующим образом:

ответ к заданию по физике

ПЛАТИМ ДЕНЬГИ! Помогайте выполнять задания студентам и зарабатывайте. Уже выплачено более 5 500 000 рублей. Подробнее.

ПОМОГАЕМ УЧИТЬСЯ НА ОТЛИЧНО!

Выполняем ученические работы любой сложности на заказ. Гарантируем низкие цены и высокое качество.

Площадка Учись.Ru разработана специально для студентов и школьников. Здесь можно найти ответы на вопросы по гуманитарным, техническим, естественным, общественным, прикладным и прочим наукам. Если же ответ не удается найти, то можно задать свой вопрос экспертам. С нами сотрудничают преподаватели школ, колледжей, университетов, которые с радостью помогут вам. Помощь студентам и школьникам оказывается круглосуточно. С Учись.Ru обучение станет в несколько раз проще, так как здесь можно не только получить ответ на свой вопрос, но расширить свои знания изучая ответы экспертов по различным направлениям науки.

Как изменится заряд конденсатора если увеличить напряжение заряда конденсатора

Как изменится ёмкость и заряд на пластинах конденсатора, если напряжение на его зажимах увеличится?

А. Ёмкость и заряд увеличатся.

Б. Ёмкость уменьшится, заряд увеличится.

В. Ёмкость останется неизменной, заряд увеличится.

Г. Ёмкость останется неизменной, заряд уменьшится.

Какой физической величины дано определение: «Энергетическая характеристика электрического поля — скалярная физическая величина»?

А. Мощность

Б. Напряжение

В. Потенциал

Г. Напряженность.

Установите соответствие между характеристикой электрических взаимодействий и её обозначением.

Характеристика электрических взаимодействий Единица измерения
1 Электрический заряд А W
2 Электрический потенциал Б ԑ
3 Напряженность электрического поля В C
4 Электрическая емкость Г ϕ
5 Диэлектрическая проницаемость среды Д q
6 Энергия электрического поля Е E

Силовое взаимодействие между 2-мя зарядами описано законом?

8. Вставьте пропущенное слово в утверждении «Работа силы электрического поля на замкнутой траектории равна …»

От чего зависит разность потенциалов?

А. от работы и заряда

Б. от напряженности

В. от заряда и напряжения

Г. от положения точек и напряжения

10. Какое из соотношений потенциалов характеризует картину эквипотенциальных поверхностей электрического поля отрицательного заряда (рис.1)?

Е

Критерии оценки результатов тестирования

Баллов – «удовлетворительно»

Баллов – «хорошо»

Тест 2. Электрические цепи постоянного тока

Укажите название прибора для измерения силы тока

А. амперметр

Б. вольтметр

В. ваттметр

2. На рисунке изображен график зависимости силы тока в проводнике от напряжения на его концах. Чему равно сопротивление?

Как изменится сопротивление проводника, если его длину увеличить в два раза?

А. Не изменится.

Б. Уменьшится в два раза.

В. Увеличится в два раза.

Г. Сопротивление проводника не зависит от длины.

Что произойдёт с током в цепи, если параллельное соединение проводников заменить последовательным?

А. Сила тока не зависит от сопротивления.

Б. Сила тока увеличится

В. Сила тока уменьшится

Г. Сила тока не изменится.

Как изменится сила тока, проходящего через проводник, если увеличить в 2 раза напряжение между его концами, а площадь сечения проводника уменьшить в 2 раза?

А. не изменится

Б. уменьшится в 2 раза

В. увеличится в 2 раза

4) увеличится в 4 раза

6. Участок электрической цепи, по которому протекает один и тот же ток называется…

Как изменится заряд конденсатора если увеличить напряжение заряда конденсатора

Задание 17. Плоский конденсатор с воздушным зазором между обкладками подключён к источнику постоянного напряжения. Как изменятся напряжённость поля в зазоре между обкладками конденсатора и величина заряда на его обкладках, если увеличить зазор между ними?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Напряженность поля между обкладками плоского конденсатора определяется выражением

где U – величина приложенного напряжения; d – расстояние между обкладками конденсатора. Из этой формулы видно, что при увеличении зазора d напряженность поля E между обкладками будет уменьшаться.

Величина заряда на обкладках q пропорциональна емкости конденсатора C:

а емкость C, в свою очередь, зависит от расстояния d между обкладками по формуле

где — абсолютная диэлектрическая проницаемость; S – площадь обкладок конденсатора. Объединяя последние две формулы, имеем:

то есть с увеличением d заряд q будет уменьшаться.

Зарядка и разрядка конденсатора

Пишу для школьников (для лучшего понимания ими основ физики). Материал излагаю в соответствии с признанной ныне научной трактовкой физических явлений.

Основной характеристикой конденсатора является его электрическая ёмкость С .

Под ёмкостью конденсатора понимается его способность накопить на своих обкладках и удержать на них электрический заряд.

Чем больший электрический заряд соберёт на себе конденсатор, тем больший заряд при разряде он отдаст во внешнюю электрическую цепь.

Ёмкость плоского конденсатора тем больше, чем больше площадь его пластин, чем меньше расстояние между ними и чем больше диэлектрическая проницаемость диэлектрика между его обкладками (объяснение дано в Занятии 53 ):

На практике конденсатор заряжают, присоединив его обкладки к полюсам источника постоянного напряжения.

Как происходит процесс зарядки конденсатора?

До зарядки каждая обкладка конденсатора имела одинаково е количество положительных и отрицательных зарядов, то есть не была заряжена.

Чтобы зарядить конденсатор надо, чтобы какое-то количество свободных электронов перешло с одной обкладки на другую. Поэтому обкладки и получают одинаковые по модулю, но противоположные по знаку заряды.

  • чтобы зарядить конденсатор, надо разъединит ь заряды;
  • чтобы разрядить конденсатор, надо соединить разъединённые заряды.

Проведём мысленный эксперимент.

Имеются две металлические пластинки . Каждая из них не заряжена . Это значит, что в них содержится одинаковое количество положительных и отрицательных зарядов.

Перемещаться в металле могут только свободные (оторвавшиеся от атомов валентные) электроны.

Представим, что эти пластинки привели в очень тесное соприкосновение, при котором часть свободных электронов перешла, например, с верхней пластинки на нижнюю.

Тогда на поверхности верхней пластинки появится положительный заряд (там будет недостаток электронов). Поверхность же нижней пластинки зарядится отрицательно (на ней избыток электронов).

Пластинки, имеющие противоположные знаки, притягиваются друг к другу. Чтобы их разъединить, надо совершить механическую работу против силы притяжения.

После перемещения пластинок на некоторое расстояние друг от друга (после совершения механической работы), они окажутся заряженными разноимёнными равными по модулю зарядами.

Совершив работу, мы разделили заряды и зарядили пластинки. Совершённая механическая работа перешла в энергию электрического поля, образовавшегося между пластинками, которые можно считать обкладками плоского конденсатора.

Рассуждая так, мы представили процесс зарядки конденсатора.

Теперь представим процесс разрядки конденсатора.

Чтобы разрядить конденсатор, надо соединить разъединённые заряды, то есть вернуть электроны, перешедшие с верхней пластинки на нижнюю, на верхнюю пластинку. Тогда обе пластинки опять окажутся незаряженными.

Для этого надо заряженные пластинки соединить проводом. Тогда свободные электроны с отрицательно заряженной пластинки, отталкиваясь от неё, станут перемещаться в ближайший к пластинке участок провода. В результате заряд отрицательно заряженной пластинки уменьшается.

Количество электронов в этом участке провода ( прилегающего к отрицательно заряженной пластинке) увеличится . Эти электроны передадут движение (энергию) электронам соседнего участка провода и так далее.

Одновременно с другого конца провода, соединённого с положительно заряженной пластинкой, свободные электроны переходят на пластинку , уменьшая её положительный заряд . Направленное движение электронов и здесь передаётся от участка к участку провода.

Перераспределение электронов от участка к участку в проводе (электрический ток) происходит до тех пор, пока количество положительных и отрицательных зарядов в каждой пластинке не станет одинаковым ( пока разъединённые при зарядке пластин заряды не соединятся).

Процесс разрядки конденсатора — это процесс соединения разъединённых зарядов .

Так можно представить процессы зарядки и разрядки конденсатора.

Теперь рассмотрим качественно процесс зарядки конденсатора от источника постоянного тока.

Вариант 1.

Задача 20.1.1. Изменится ли, и если да, то как, электроемкость конденсатора, если заряд на его обкладках увеличить в раз, не изменяя расстояние между пластинками?

Увеличится в раз

Уменьшится в раз

Увеличится в раз

Задача 20.1.2. Напряжение между пластинами плоского конденсатора увеличивают в 3 раза без изменения его геометрии. Как изменится электрическая емкость конденсатора? Краевыми эффектами пренебречь.

Среди ответов 1–3 нет правильного

Задача 20.1.3. Фарада — это емкость такого конденсатора:

Который имеет пластины с площадью = 1 м 2 и находящиеся на расстоянии = 1 м друг от друга

При заряде пластин которого = 1 Кл и = –1 Кл, между ними течет ток = 1 А

При напряжении на пластинах которого = 1 В, между ними течет ток = 1 А

При заряде пластин которого = 1 Кл и = –1 Кл, между ними возникает напряжение = 1 В

Задача 20.1.4. Плоский воздушный конденсатор подключен к источнику напряжения 24 В. Чему равна напряженность электрического поля в пространстве между обкладками конденсатора, расположенными на расстоянии 2 см друг от друга? Краевыми эффектами пренебречь.

Задача 20.1.5. Электрический заряд на одной из пластин конденсатора равен 2 Кл, на другой — –2 Кл. Напряжение между пластинами равно 5000 В. Чему равна электрическая емкость конденсатора?

4 10 -4 Ф

8 10 -4 Ф

2,5 10 3 Ф

Задача 20.1.6. Как изменяется электроемкость плоского конденсатора, если площадь его пластин увеличить в 3 раза?

Среди ответов 1–3 нет правильного

Задача 20.1.7. Напряжение на плоском конденсаторе равно . Каким будет напряжение на этом конденсаторе , если его заряд увеличить в раз, а расстояние между пластинами уменьшить в раз?

Задача 20.1.8. Плоский конденсатор подключен к источнику напряжения . Как изменится заряд на пластинах конденсатора, если, не отключая конденсатор от источника, раздвинуть его пластины на расстояние, вдвое превышающее прежнее? Краевыми эффектами пренебречь.

Среди ответов 1–3 нет правильного

Задача 20.1.9. Плоский конденсатор зарядили до некоторого напряжения. Как изменится напряженность электрического поля между пластинами конденсатора, если, отключив конденсатор от источника, сдвинуть его пластины на расстояние, вдвое меньшее прежнего? Краевыми эффектами пренебречь

Среди ответов 1–3 нет правильного

Задача 20.1.10. Конденсатор электроемкостью заряжен до напряжения . Какой энергией обладает конденсатор?

Как изменится сила взаимодействия пластин после отключения напряжения

Площадь пластин плоского воздушного конденсатора S = 0,01 м 2 , расстояние между ними d = 5 мм. К пластинам приложена разность потенциалов U1 = 300 В. После отключения конденсатора от источника напряжения пространство между пластинами заполняется эбонитом. Какова будет разность потенциалов U2 между пластинами после заполнения? Найти емкости конденсатора C1 и C2 и поверхностные плотности заряда σ1 и σ2 на пластинах до и после заполнения.

Дано:

Решение:

Емкость плоского конденсатора

Заряд на обкладках после отключения от источника и заполнения конденсатора эбонитом не изменяется

Поверхностная плотность зарядов

Т.к.

)

Ответ:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *