Форум сайта alsak.ru

Задачи и вопросы по физике => Электростатика => Электродинамика => Конденсатор => : Антон Огурцевич 15 August 2016, 14:24

: Разность потенциалов между пластинами плоского конденсатора
: Антон Огурцевич 15 August 2016, 14:24
1. 68. Разность потенциалов между пластинами плоского конденсатора U = 100 B. Площадь каждой пластины S = 200 см2, расстояние между пластинами d = 0,5 мм, пространство между ними заполнено парафином (ε = 2). Определить силу притяжения пластин друг к другу. Ответ: 7,08 мН. Сделать рисунок.
: Re: Разность потенциалов между пластинами плоского конденсатора
: Сергей 16 August 2016, 21:26
Решение.
 Заряд одной пластины конденсатора -q1, находится в поле действия другой пластины +q2 (рис).  На первый заряд действует сила которая определяется по формуле:
F = q∙Е   (1).
Где: Е – напряженность поля создаваемое зарядом одной из пластин.
Напряженность поля равномерно заряженной плоскости определяется по формуле:
\[ E=\frac{\sigma }{2\cdot \varepsilon \cdot {{\varepsilon }_{0}}}\ \ \ (2). \]
Где: ε = 2 – диэлектрическая проницаемость парафина, ε0 = 8,854∙10-12 Ф/м – электрическая постоянная.
σ – поверхностная плотность заряда на пластине конденсатора.
Поверхностная плотность заряда на пластине конденсатора связана с величиной электрического заряда.
\[ \sigma =\frac{q}{S}(3),q=U\cdot C(4),C=\frac{\varepsilon \cdot {{\varepsilon }_{0}}\cdot S}{d}(5). \]
Определим силу притяжения пластин друг к другу. (5) подставим в (4), (4) в (3) и (1) , (3) в (2), (2) в (1).
\[ \begin{align}
  & F=U\cdot \frac{\varepsilon \cdot {{\varepsilon }_{0}}\cdot S}{d}\cdot \frac{1}{S\cdot 2\cdot \varepsilon \cdot {{\varepsilon }_{0}}}\cdot U\cdot \frac{\varepsilon \cdot {{\varepsilon }_{0}}\cdot S}{d}={{U}^{2}}\cdot \frac{\varepsilon \cdot {{\varepsilon }_{0}}\cdot S}{2\cdot {{d}^{2}}}\,(6). \\
 & F=\frac{{{100}^{2}}\cdot 2\cdot 8,85\cdot {{10}^{-12}}\cdot 200\cdot {{10}^{-4}}}{2\cdot {{(0,5\cdot {{10}^{-3}})}^{2}}}=7,08\cdot {{10}^{-3}}. \\
\end{align} \]
Ответ: 7,08 мН.