-->
|
|
|
Ãëàâà 1. Ýëåêòðîñòàòèêà Îòâåòû ê óïðàæíåíèþ 4
1. Áóäåò. Êàæäàÿ èç ïëàñòèí îáëàäàåò îïðåäåëåííîé, îáû÷íî íåáîëüøîé, åìêîñòüþ îòíîñèòåëüíî Çåìëè. (Ýòî ïðîèñõîäèò èç-çà òîãî, ÷òî âáëèçè êðàåâ ïëàñòèí ëèíèè íàïðÿæåííîñòè èñêðèâëÿþòñÿ è äîñòèãàþò Çåìëè.) Ýêâèâàëåíòíàÿ ñõåìà ïîêàçàíà íà ðèñóíêå 2. Åìêîñòü ïëàñòèí îòíîñèòåëüíî Çåìëè èçîáðàæåíà â âèäå êîíäåíñàòîðîâ Ñ1 è Ñ2. Ïðè çàçåìëåíèè ëåâîé ïëàñòèíû íåéòðàëèçóåòñÿ ÷àñòü çàðÿäà, íàõîäÿùåãîñÿ íà íåé. Ýòî æå ïðîèçîéäåò ïðè çàçåìëåíèè ïðàâîé ïëàñòèíû. Êîíäåíñàòîð áóäåò ðàçðÿæàòüñÿ òåì ìåäëåííåå, ÷åì áîëüøå åìêîñòü êîíäåíñàòîðà ïî ñðàâíåíèþ ñ åìêîñòüþ êàæäîé ïëàñòèíû îòíîñèòåëüíî çåìëè.
6. Ïðèáëèæåííî îöåíèòü åìêîñòü òåëà ÷åëîâåêà ìîæíî, ïîëàãàÿ, ÷òî ÷åëîâåê èìååò ôîðìó øàðà. Ïëîòíîñòü åãî òåëà ïðèìåðíî ðàâíà ïëîòíîñòè âîäû, ò. å. ρ = 1000 êã/ì3. Äëÿ ÷åëîâåêà, ìàññà êîòîðîãî m = 80 êã, ìîæíî çàïèñàòü:
10. Îáðàçîâàâøèéñÿ ñëîæíûé êîíäåíñàòîð ìîæíî ðàññìàòðèâàòü êàê áàòàðåþ, ñîñòîÿùóþ èç òðåõ îäèíàêîâûõ êîíäåíñàòîðîâ åìêîñòüþ
17. Ê îøèáî÷íîìó ðåçóëüòàòó ìû ïðèøëè ïîòîìó, ÷òî íå ó÷ëè îäíî èç ôóíäàìåíòàëüíûõ ñâîéñòâ ýëåêòðîñòàòè÷åñêîãî ïîëÿ — åãî ïîòåíöèàëüíûé õàðàêòåð: ðàáîòà ñèë ïîëÿ ïðè ïåðåìåùåíèè çàðÿæåííîé ÷àñòèöû ïî çàìêíóòîé òðàåêòîðèè ðàâíà íóëþ. Ïðè äâèæåíèè çàðÿæåííîé ÷àñòèöû âíóòðè êîíäåíñàòîðà ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå óñêîðÿåò, à âíå êîíäåíñàòîðà — òîðìîçèò åå, è, êîãäà ÷àñòèöà ïîäëåòàåò ê îòâåðñòèþ â âåðõíåé ïëàñòèíå, åå ýíåðãèÿ ïðèíèìàåò ïðåæíåå çíà÷åíèå. Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî â ðàññìàòðèâàåìîì ïðèìåðå ìû íå ìîæåì ïðåíåáðåãàòü ýëåêòðîñòàòè÷åñêèì ïîëåì âíå ïëîñêîãî êîíäåíñàòîðà. Îíî, ïðàâäà, çíà÷èòåëüíî ñëàáåå ïîëÿ ìåæäó îáêëàäêàìè, íî â íåì ÷àñòèöà ïðîëåòàåò ãîðàçäî áîëüøèé ïóòü.  ðåçóëüòàòå â òîðìîçÿùåì ïîëå âíå êîíäåíñàòîðà ÷àñòèöà òåðÿåò êàê ðàç òó ýíåðãèþ, êîòîðóþ ïðèîáðåòàåò âíóòðè êîíäåíñàòîðà. 18. Ýíåðãèÿ êîíäåíñàòîðîâ äî ñîåäèíåíèÿ áûëà ðàâíà:
Ïîñëå ñîåäèíåíèÿ çàðÿä áàòàðåè êîíäåíñàòîðîâ ñòàë ðàâåí q = q1 + + q2, à ýíåðãèÿ áàòàðåè
Ðàçíîñòü ýíåðãèé
Ýíåðãèÿ êîíäåíñàòîðîâ óìåíüøèëàñü âñëåäñòâèå òîãî, ÷òî ïðè èõ ñîåäèíåíèè ïðîâîäíèêàìè çàðÿäû ïåðåòåêàëè ñ îäíîãî êîíäåíñàòîðà íà äðóãîé.  ïðîâîäíèêàõ, ñîåäèíÿþùèõ êîíäåíñàòîðû, âûäåëÿëàñü ïðè ýòîì òåïëîòà. Êîëè÷åñòâî âûäåëåííîé òåïëîòû íå çàâèñèò îò ñîïðîòèâëåíèÿ ñîåäèíèòåëüíûõ ïðîâîäîâ. Ïðè ìàëîì ñîïðîòèâëåíèè ïðîâîäîâ â íèõ áóäóò ïðîòåêàòü áîëüøèå òîêè è íàîáîðîò. Åñëè ñîåäèíèòåëüíûå ïðîâîäà è îáêëàäêè íå îáëàäàþò ñîïðîòèâëåíèåì (ñâåðõïðîâîäèìîñòü), òî â ñèñòåìå âîçíèêíóò ýëåêòðîìàãíèòíûå êîëåáàíèÿ. Îíè â êîíöå êîíöîâ çàòóõíóò çà ñ÷åò èçëó÷åíèÿ ýëåêòðîìàãíèòíûõ âîëí. 19. Êîãäà äèýëåêòðèê âòÿíóò íà ðàññòîÿíèå õ, êîíäåíñàòîð ìîæíî ðàññìàòðèâàòü êàê áàòàðåþ, ñîñòîÿùóþ èç äâóõ ïàðàëëåëüíî ñîåäèíåííûõ êîíäåíñàòîðîâ (ñì. ðèñ. 1.120). Åå åìêîñòü ðàâíà:
à çàðÿä
Åñëè õ óâåëè÷èòü íà δ, òî ýíåðãèÿ êîíäåíñàòîðà óìåíüøèòñÿ. Îíà ñòàíåò ðàâíîé:
Ðàáîòà èñêîìîé ñèëû F íà ïóòè δ ðàâíà èçìåíåíèþ ýíåðãèè, âçÿòîìó ñ ïðîòèâîïîëîæíûì çíàêîì:
Çíà÷åíèå ñèëû F, âîîáùå ãîâîðÿ, èçìåíÿåòñÿ. Íî åñëè ïóòü δ äîñòàòî÷íî ìàë, òî ìîæíî ñ÷èòàòü, ÷òî
åñëè ïðåíåáðå÷ü âåëè÷èíîé 8 â çíàìåíàòåëå. Ïðèìå÷àíèå.  òî âðåìÿ êàê ïðè ïîäñ÷åòå ýíåðãèè ìû ñ÷èòàëè, ÷òî ïîëå âíóòðè êîíäåíñàòîðà îäíîðîäíî, è ïðåíåáðåãàëè êðàåâûìè ýôôåêòàìè äëÿ ôèçè÷åñêîãî îáúÿñíåíèÿ ïðîèñõîæäåíèÿ ñèëû, äåéñòâóþùåé íà äèýëåêòðèê, îáÿçàòåëüíî íàäî ó÷èòûâàòü íåîäíîðîäíîñòü ïîëÿ ó êðàåâ. 20. Ýíåðãèÿ êîíäåíñàòîðà â ñëó÷àå, êîãäà äèýëåêòðèê âòÿíóëñÿ íà ðàññòîÿíèå õ âíóòðü êîíäåíñàòîðà, ðàâíà:
Åñëè õ óâåëè÷èòü íà δ, òî ýíåðãèÿ êîíäåíñàòîðà óâåëè÷èòñÿ íà
Çàðÿä íà îáêëàäêàõ êîíäåíñàòîðà ïðè ïåðåìåùåíèè äèýëåêòðèêà íà ðàññòîÿíèå δ óâåëè÷èòñÿ íà
Ðàáîòà, ñîâåðøàåìàÿ èñòî÷íèêîì íàïðÿæåíèÿ ïðè ïåðåìåùåíèè òàêîãî êîëè÷åñòâà ýëåêòðè÷åñòâà, ðàâíà:
Çà ñ÷åò ýòîé ðàáîòû óâåëè÷èâàåòñÿ ýëåêòðîñòàòè÷åñêàÿ ýíåðãèÿ êîíäåíñàòîðà è ñîâåðøàåòñÿ ðàáîòà ïî âòÿãèâàíèþ äèýëåêòðèêà. Åñëè ÷åðåç F îáîçíà÷èòü ñèëó, ñ êîòîðîé âòÿãèâàåòñÿ äèýëåêòðèê â êîíäåíñàòîð, òî íà îñíîâàíèè çàêîíà ñîõðàíåíèÿ ýíåðãèè èìååì:
Îòñþäà  ýòîì ñëó÷àå, êàê ìû âèäèì, ñèëà ïîñòîÿííà è íå çàâèñèò îò õ.
|
|
|