-->
|
|
|
Ãëàâà 1. Ýëåêòðîñòàòèêà § 1.28. Ïðèìåðû ðåøåíèÿ çàäà÷Ýëåêòðè÷åñêàÿ åìêîñòü — ïîñëåäíÿÿ òåìà ãëàâû «Ýëåêòðîñòàòèêà». Ïðè ðåøåíèè çàäà÷ íà ýòó òåìó ìîãóò ïîòðåáîâàòüñÿ âñå ñâåäåíèÿ, ïîëó÷åííûå ïðè èçó÷åíèè ýëåêòðîñòàòèêè: ñîõðàíåíèå ýëåêòðè÷åñêîãî çàðÿäà, ïîíÿòèÿ íàïðÿæåííîñòè ïîëÿ è ïîòåíöèàëà, ïîâåäåíèå ïðîâîäíèêîâ â ýëåêòðîñòàòè÷åñêîì ïîëå, èçìåíåíèå íàïðÿæåííîñòè ïîëÿ â äèýëåêòðèêàõ, çàêîí ñîõðàíåíèÿ ýíåðãèè ïðèìåíèòåëüíî ê ýëåêòðîñòàòè÷åñêèì ÿâëåíèÿì. Òîëüêî ïðè õîðîøåì óñâîåíèè âñåõ îñíîâíûõ ïîíÿòèé ýëåêòðîñòàòèêè ðåøåíèå çàäà÷ íà ýëåêòðè÷åñêóþ åìêîñòü íå âûçîâåò îñîáûõ çàòðóäíåíèé. Îñíîâíûìè ôîðìóëàìè ïðè ðåøåíèè çàäà÷ íà åìêîñòü ÿâëÿþòñÿ ñëåäóþùèå: ôîðìóëà (1.24.2) — îïðåäåëåíèå åìêîñòè, ôîðìóëà (1.24.3) — åìêîñòü óåäèíåííîãî øàðà, âûðàæåíèÿ äëÿ åìêîñòè ïëîñêîãî êîíäåíñàòîðà (1.25.3) è ñôåðè÷åñêîãî êîíäåíñàòîðà (1.25.7), à òàêæå ôîðìóëû äëÿ îïðåäåëåíèÿ åìêîñòè áàòàðåè êîíäåíñàòîðîâ ïðè ïîñëåäîâàòåëüíîì è ïàðàëëåëüíîì èõ ñîåäèíåíèè (1.26.4) è (1.26.2). Íàäî çíàòü åùå ôîðìóëû (1.27.3) è (1.27.9) äëÿ ýíåðãèè çàðÿæåííîãî êîíäåíñàòîðà è çàðÿæåííîãî óåäèíåííîãî òåëà. Äâà îäèíàêîâûõ ìåòàëëè÷åñêèõ øàðèêà ðàäèóñîì ã ðàñïîëîæåíû â âàêóóìå íà ðàññòîÿíèè d äðóã îò äðóãà, ïðè÷åì d » r. Øàðèêè çàðÿæåíû îäèíàêîâûìè ïî ìîäóëþ è ïðîòèâîïîëîæíûìè ïî çíàêó çàðÿäàìè. Êàêîâà ýëåêòðè÷åñêàÿ åìêîñòü ñèñòåìû, îáðàçîâàííîé øàðèêàìè? Ðåøåíèå. Èñêîìàÿ åìêîñòü ðàâíà îòíîøåíèþ çàðÿäà q îäíîãî èç øàðèêîâ ê ðàçíîñòè ïîòåíöèàëîâ ìåæäó íèìè:
Íàéäåì U. Ïîòåíöèàë φ1 ïåðâîãî øàðèêà, íåñóùåãî çàðÿä +q, ñêëàäûâàåòñÿ èç åãî ñîáñòâåííîãî ïîòåíöèàëà
Ïîñêîëüêó d » r, òî ñ áîëüøîé ñòåïåíüþ òî÷íîñòè ìîæíî ñ÷èòàòü, ÷òî
Çàäà÷à 2
Íàéäèòå åìêîñòü Ñ êîíäåíñàòîðà, ïëîùàäü ïëàñòèí êîòîðîãî S è ðàññòîÿíèå ìåæäó íèìè l, åñëè â êîíäåíñàòîð âñòàâëåíà ìåòàëëè÷åñêàÿ ïëàñòèíà òîëùèíîé d, ïàðàëëåëüíàÿ åãî îáêëàäêàì (ðèñ. 1.107). Ðåøåíèå. Êîíäåíñàòîð ñî âñòàâëåííîé â íåãî ïëàñòèíîé ìîæíî ðàññìàòðèâàòü êàê äâà ïîñëåäîâàòåëüíî ñîåäèíåííûõ êîíäåíñàòîðà. Åìêîñòü ïåðâîãî èç íèõ
Åìêîñòü íå çàâèñèò îò ïîëîæåíèÿ ïëàñòèíû. Ïðè î÷åíü òîíêîé ïëàñòèíå (d → 0) åìêîñòü êîíäåíñàòîðà íå çàâèñèò îò íàëè÷èÿ ïëàñòèíû. Çàäà÷à 3 ïëîñêèé êîíäåíñàòîð ñ ðàññòîÿíèåì d ìåæäó îáêëàäêàìè ââîäèòñÿ äèýëåêòðè÷åñêàÿ ïëàñòèíà, òîëùèíà êîòîðîé d1 < d. Îïðåäåëèòå åìêîñòü êîíäåíñàòîðà ñ äèýëåêòðè÷åñêîé ïëàñòèíîé. Äèýëåêòðè÷åñêàÿ ïðîíèöàåìîñòü ìàòåðèàëà ïëàñòèíû ε. Ïëîùàäü ïëàñòèíû è êàæäîé îáêëàäêè êîíäåíñàòîðà S.
Ðåøåíèå. Åñëè â ïëîñêèé êîíäåíñàòîð âíåñòè î÷åíü òîíêóþ ïðîâîäÿùóþ ïëàñòèíó, ïàðàëëåëüíóþ îáêëàäêàì, òî íà åå ïîâåðõíîñòÿõ ïîÿâÿòñÿ çàðÿäû ïðîòèâîïîëîæíûõ çíàêîâ, ðàâíûå ïî ìîäóëþ. Ïðè ýòîì åìêîñòü êîíäåíñàòîðà íå èçìåíÿåòñÿ (ñì. çàäà÷ó 2). Ïîýòîìó ìîæíî ñ÷èòàòü, ÷òî íà ïîâåðõíîñòÿõ äèýëåêòðè÷åñêîé ïëàñòèíû íàíåñåíû òîíêèå ïðîâîäÿùèå ñëîè.  ýòîì ñëó÷àå îáðàçóþòñÿ òðè ïîñëåäîâàòåëüíî ñîåäèíåííûõ êîíäåíñàòîðà ñ åìêîñòÿìè
|
|
|