Консультация № 183079
06.05.2011, 18:06
46.75 руб.
0 1 1
Здравствуйте! Прошу помощи в следующих вопросах:
1. Пространство между пластинами плоского конденсатора двумя слоями диэлектрика: слоем слюды толщиной 0,2 мм и слоем парафинированной бумаги толщиной 0,1 мм. Определить напряженность поля и падение потенциала в каждом из слоев, если разность потенциалов между обкладками конденсатора 220 В.
2. По алюминиевому проводу сечением 0,2 мм2 течет ток силой 0,3 А. Определить силу, действующую на отдельные свободные электроны со стороны электрического поля.

Обсуждение

давно
Старший Модератор
312929
1973
07.05.2011, 05:27
общий
это ответ
Здравствуйте, Дмитрий!

1. Конденсатор с двумя слоями диэлектрика можно рассматривать как два последовательно соединённых конденсатора, имеющих ёмкость

и

где S - площадь пластины, d[sub]1[/sub], d[sub]2[/sub] - толщина слоя диэлектриков, [$949$][sub]1[/sub], [$949$][sub]2[/sub] - их диэлектрическая проницаемость, [$949$][sub]0[/sub] = 8.8542·10[sup]-12[/sup] Ф/м - электрическая постоянная. Для последовательно соединённых конденсаторов их общая ёмкость определяется выражением


откуда


Поверхностный заряд на пластине равен

Напряженность поля определяется выражением

то есть

и

В данном случае d[sub]1[/sub] = 0.2 мм = 0.0002 м, d[sub]2[/sub] = 0.1 мм = 0.0001 м, [$949$][sub]1[/sub] = 6 (слюда), [$949$][sub]2[/sub] = 2 (парафинированная бумага), U = 220 В и
E[sub]1[/sub] = (220·2)/(0.0002·2+0.0001·6) = 440/0.001 = 440 кВ/м,
E[sub]2[/sub] = (220·6)/(0.0002·2+0.0001·6) = 1320/0.001 = 1320 кВ/м.
Падение потенциала поля с напряжённостью E в слое толщиной d равно U = E·d, следовательно,
U[sub]1[/sub] = E[sub]1[/sub]·d[sub]1[/sub] = 440000·0.0002 = 88 В,
U[sub]2[/sub] = E[sub]2[/sub]·d[sub]2[/sub] = 1320000·0.0001 = 132 В.
Проверка: U[sub]1[/sub] + U[sub]2[/sub] = 88 + 132 = 220 = U.

2. На электрон, имеющий заряд e, со стороны электрического поля напряжённостью E будет действовать сила Лоренца, равная


Напряжение U в проводе длиной l связана с напряженностью поля соотношением


С другой стороны, по закону Ома

где S - площадь сечения, [$961$] - удельное сопротивление. Отсюда

и

В данном случае e = 1.6·10[sup]-19[/sup] Кл, I = 0.3 А, S = 0.2 мм[sup]2[/sup] = 0.0000002 м[sup]2[/sup], для алюминия [$961$] = 0.000000026 Ом·м и действующая на электроны сила будет равна
F = 1.6·10[sup]-19[/sup]*0.3*0.000000026/0.0000002 = 6.24·10[sup]-21[/sup] Н.
5
Форма ответа