Консультация № 197529
05.01.2020, 19:53
0.00 руб.
0 1 1
Уважаемые эксперты! Пожалуйста, ответьте на вопрос:

Какой максимальный заряд q можно сообщить металлическому шарику радиусом r =1м, чтобы ещё не происходило пробоя воздуха. Пробойное поле сухого воздуха равно Eпр = 3* 10 в 6 степени В/м.

Обсуждение

давно
Мастер-Эксперт
259041
7459
06.01.2020, 14:47
общий
это ответ
Здравствуйте, irinasoboleva76!
Дано : Eпр = 3·106 В/м, r = 1 м.
Вычислить q
Решение: Открываем тему "Электростатическое поле" в каком-нибудь школьном учебнике по физике (например, "Физика в средней школе", АксеновичЛА, РакинаНН, ФариноКС) и находим: Напряжённость поля, образованного заряженной проводящей сферой, в точках, находящихся на поверхности сферы и вне её вычисляется по формуле :
E = |q| / (4·[$960$]·[$949$]0·[$949$]·г2)
где q - заряд сферы, г=1 м - её радиус, [$949$]0=8.854·10-12 Ф/м - электрическая постоянная,
[$949$] - относительная диэлектрическая проницаемость. [$949$] = 1 для вакуума и воздуха.

Таким образом, искомый максимальный заряд равен
q = Eпр ·4·[$960$]·[$949$]0·[$949$]·г2 = 3·106·4·3,1416·8.854·10-12·1·12 = 0,000334 Кл
Ответ : 334 мкКл.

Интересны отличия электрического пробоя в плоских конденсаторах (грозовые тучи относительно земли, конденсаторы в радио-технике м-ду обкладками…) и уединённой сферы (относительно бесконечности). Когда возникает пробой в каком-то "слабом месте" плоского конденсатора, то среда в пробитом пространстве ионизируется, ещё более облегчая протекание эл-тока в пробитом промежутке. Вся лавина заряда стремится в эту "дыру" с треском разряжаясь практически до полного разряда.

Когда происходит пробой над сферой, то ионизированная область отдаляется от центра сферы, и с увеличением расстояния от центра сферы, напряжённость поля резко уменьшается, разряд приостанавливается. Поэтому, если по какому-то кабелю продолжать заряд сферы сверх пробойной напряжённости, то мы видим равномерное голубое свечение-разряд над всей поверхностью сферы. Это явление сопровождается потрескиванием и запахом озона.
5
Форма ответа