Консультация № 183195
16.05.2011, 22:38
55.50 руб.
0 4 2
Здравствуйте! У меня возникли сложности с такими вопросами:

1.. В плоский конденсатор, расстояние между пластинами которого d = 2 см, вводится стеклянная пластинка ([$958$] = 6) толщиной d1 = 1.5 см. Во сколько раз при этом изменилась электроёмкость конденсатора? На какое расстояние [$916$]d нужно раздвинуть его обкладки, чтобы получить начальную электроёмкость?

2.Между двумя металлическими пластинами, находящимися на расстоянии d = 5 см друг от друга создана разность потенциалов Δφ= 200 В. Затем в пространство между пластинами вводится стеклянная пластинка, относительная диэлектрическая проницаемость которой [$958$] = 7, а толщина равна d. Найти поверхностную плотность [$963$]p связанных зарядов, возникших на поверхности пластинки.

Обсуждение

давно
Мастер-Эксперт
17387
18345
17.05.2011, 00:46
общий
это ответ
Здравствуйте, Голицина Дарья Сергеевна!

Предлагаю Вам следующее решение первой задачи.

Воспользуемся формулой электроёмкости плоского конденсатора, заполненного двумя слоями диэлектриком толщиной d и d1 каждый с диэлектрическими проницаемостями [$949$] и [$949$]1. В нашем случае [$949$] = 1, [$949$]1 = 6, d1 = 1,5 см.

Тогда получим следующие результаты:
1) электроёмкость конденсатора до ввода стеклянной пластинки (d = 2 см)
C1 = [$949$]0[$949$]S/d;
2) электроёмкость конденсатора после ввода стеклянной пластинки (d' = d - d1 = 2 - 1,5 = 0,5 (см))
C2 = [$949$]0S/(d'/[$949$] + d1/[$949$]1);
3) электроёмкость конденсатора с введённой стеклянной пластинкой и раздвинутыми обкладками
C3 = [$949$]0S/((d' + [$916$]d)/[$949$] + d1/[$949$]1).

Найдём отношение электроёмкостей C2 и C1:
C2/C1 = [$949$]0S/(d'/[$949$] + d1/[$949$]1) : [$949$]0[$949$]S/d = d/[$949$] [$149$] 1/(d'/[$949$] + d1/[$949$]1) = d[$949$][$949$]1/([$949$]([$949$]1d' + [$949$]d1)) = d[$949$]1/([$949$]1d' + [$949$]d1),
или
C2/C1 = 2 [$149$] 6/(6 [$149$] 0,5 + 1 [$149$] 1,5) = 12/4,5,
т. е. после ввода стеклянной пластинки электроёмкость конденсатора увеличилась в 12/4,5 [$8776$] 2,67 раза.

Для определения величины [$916$]d, на которую необходимо раздвинуть обкладки конденсатора, чтобы его электроёмкость стала прежней, приравняем электроёмкости C1 и C3. Получим
[$949$]0[$949$]S/d = [$949$]0S/((d' + [$916$]d)/[$949$] + d1/[$949$]1),
[$949$]/d = 1/((d' + [$916$]d)/[$949$] + d1/[$949$]1),
[$949$]((d' + [$916$]d)/[$949$] + d1/[$949$]1) = d,
[$949$]([$949$]1(d' + [$916$]d) + [$949$]d1) = [$949$][$949$]1d,
[$949$]1(d' + [$916$]d) + [$949$]d1 = [$949$]1d,
(d' + [$916$]d) = ([$949$]1d - [$949$]d1)/[$949$]1,
[$916$]d = ([$949$]1d - [$949$]d1)/[$949$]1 - d',
или
[$916$]d = (6 [$149$] 2 - 1 [$149$] 1,5)/6 - 0,5 = 1.25 (см),
т. е. для получения начальной электроёмкости обкладки конденсатора необходимо раздвинуть на 1,25 см.

С уважением.
Об авторе:
Facta loquuntur.
давно
Академик
324866
619
17.05.2011, 06:21
общий
это ответ
Здравствуйте, Голицина Дарья Сергеевна!
Предлагаю решение 2 задачи.
Поляризованность диэлектрика равна:
P=[$967$]*[$949$]0*E
, [$967$] - диэлектрическая восприимчивость.
Напряженность поля в диэлектрике будет равна:
Е=E0 - Eсвяз
, где E0 - напряженность внешнего поля.
Напряженность внешнего поля равна:
E0=U/d
Eсвяз=[$963$]'/[$949$]0
Е=U/d - [$963$]'/[$949$]0
Следовательно, будем иметь
P=[$967$]*[$949$]0*[U/d - [$963$]'/[$949$]0]
с учетом того, что P=[$963$]' окончательно будем иметь
[$963$]'=[$967$]*[$949$]0*U/d - [$967$]*[$963$]'
[$963$]'+[$967$]*[$963$]'=[$967$]*[$949$]0*U/d
[$963$]'*(1+[$967$])=[$967$]*[$949$]0*U/d
[$963$]'=[$967$]*[$949$]0*U/[d*(1+[$967$])]
Диэлектрическая проницаемость связана с диэлектрической восприимчивостью следующим соотношением:
[$949$]=1+[$967$]
тогда
[$963$]'=([$949$] - 1)*[$949$]0*U/[d*[$949$]]
Вычислим искомую величину:
[$963$]'=(7 - 1)*8.85*10-12*200/[0.05*7][$8776$]3*10-8 (Кл/м2)
Будут вопросы обращайтесь в минифорум.
Удачи
давно
Мастер-Эксперт
17387
18345
17.05.2011, 23:53
общий
Здравствуйте, Дарья Сергеевна!

В моём решении имеется ошибка, связанная с подстановкой неправильных числовых значений. Постараюсь исправить её в течение пары часов.

С уважением.
Об авторе:
Facta loquuntur.
давно
Мастер-Эксперт
17387
18345
18.05.2011, 00:28
общий
Я исправил ошибку. Рекомендую постараться проверить выкладки.
Об авторе:
Facta loquuntur.
Форма ответа