Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://kvant.mccme.ru/pdf/2000/04/54.pdf Дата изменения: Fri Dec 23 19:25:57 2005 Дата индексирования: Tue Oct 2 00:14:14 2012 Кодировка: Windows-1251 Поисковые слова: п п п п п п п п п п п р п р п р п р п р п р п р п р п р п р п р п р п р п р п

#"

П Р А К Т И К В УН T А0 Б0 И Т У Р И Е Н Т А К А М 2 0 /?4

Конденсаторы в электростатическом поле
Ю.ЧЕШЕВ
электрических зарядов: положительные и отрицательные. При этом одноименные заряды отталкиваются, а разноименные притягиваются. Сила взаимодействия точечных зарядов определяется законом Кулона. Пространство вокруг заряда заполнено физической материей, посредством которой и осуществляется взаимодействие между зарядами. Это электрическое поле. Его основным свойством является наличие силы, действующей на заряд, помещенный в это поле. Отношение силы, с которой поле действует на точечный заряд, к величине этого заряда называют напряженностью поля. Электрическое поле наглядно изображается с помощью силовых линий, или линий напряженности. Напомним, что силовой линией называют линию, касательная к которой в каждой точке пространства совпадает с вектором напряженности поля. При перемещении заряда в электрическом поле совершается работа. Отношение работы поля по перемещению заряда из одной точки в другую к величине этого заряда называют разностью потенциалов. Электростатическое поле создается только неподвижными зарядами. При решении задач по электростатике часто используются принцип суперпозиции полей и закон сохранения электрического заряда. Задача 1. Однородное электрическое поле слева от бесконечной заряженной плоской пластины равно E1 , а справа E2 (рис.1). Определите силу, действующую на единицу площади пластины со стороны электрического поля. Такая ситуация возможна, если пластину, заряженную некоторым зарядом q, поместить во внешнее однородное поле E0 , силовые линии которого


Теперь определим заряд пластины: q = E 2 0 S = E1 + E2 0 S и силу, действующую на единичную площадь пластины со стороны внешнего поля E0 : f= q S E0 =
0

?

D

E2 - E1 2

2

2

.

Задача 2. Незаряженный плоский конденсатор емкостью C1 находится во внешнем однородном электричес ком поле E0 (рис.3). Силовые линии

В

ПРИРОДЕ СУЩЕСТВУЮТ ДВА РОДА

E

C E E

C
Рис. 1

E E

Рис. 3

+ U

Рис. 2

перпендикулярны плоскости пластины и направлены слева направо (рис.2). Пусть E напряженность электрического поля пластины площадью S, тогда E= q 2 0 S .

электрического поля перпендикулярны пластинам конденсатора, расстояние между пластинами d. Конденсатор емкостью C2 , заряженный до разности потенциалов U0 , подключается к конденсатору емкостью C1 . Определите заряды конденсаторов после подключения. Величиной внешнего электрического поля в месте нахождения конденсатора емкостью C2 можно пренебречь. После соединения конденсаторов начальный заряд второго конденсатора q0 = C2U0 перераспределится между обоими конденсаторами так, что разности потенциалов на них уравняются. Обозначим установившиеся заряды через q1 и q2 . По закону сохранения заряда, q1 + q2 = C2U0 . (1)

Согласно принципу суперпозиции электрических полей, напряженность поля слева от пластины равна E1 = E - E0 , а справа E2 = E + E0 . Отсюда находим Е и E0 : E= E1 + E2 2 , E0 = E2 - E1 2 .

Из принципа суперпозиции электрических полей следует, что разность потенциалов между пластинами первого конденсатора будет равна q 1 = E0 d + 1 . C1 Между пластинами второго конденсатора установится разность потенциалов q 2 = 2 . C2