Для школьников.
Решим такую задачу:
Расстояние d между обкладками заряженного и отключенного от батареи плоского конденсатора равно 5 см, напряжённость электрического поля в нём Е=300 В/см. Параллельно обкладкам в поле конденсатора внесли металлическую пластину толщиной 1 см. Определить напряжение U (разность потенциалов) между обкладками конденсатора до и после введения металлической пластины.
Решение.
До введения пластины напряжение между пластинами равно произведению напряжённости Е электрического поля на расстояние d между обкладками, то есть напряжение было равно 1500 В
(см. Занятие 50. Связь между напряжённостью электростатического поля и разностью потенциалов).
Что произойдёт при введении металлической пластины в поле конденсатора?
Это описано в Занятии 52 "Проводники в электрическом поле. Явление электростатической индукции".
Пусть в нашей задаче левая обкладка конденсатора заряжена положительно, а правая - отрицательно.
Тогда вектор напряжённости электрического поля направлен вправо.
Под действием этого поля свободные электроны в проводнике двигаются влево (против направления поля) и скопятся на левой стороне проводника.
В результате левая поверхность проводника зарядится отрицательно, а правая - положительно (там будет недостаток электронов). Индуцированные заряды создадут в проводнике поле, направленное навстречу полю конденсатора. Когда напряжённости этих полей сравняются по модулю, движение электронов в проводнике прекратится, так как внутри проводника электрическое поле исчезнет (напряжённость результирующего поля станет равна нулю).
Такой процесс происходит и в проводнике произвольной формы, изображённом на рисунке, и в металлической пластине, то есть электрического поля в объёме пластины не будет.
Согласно понятию электрического напряжения (или разности потенциалов), напряжение между обкладками конденсатора численно равно работе, совершаемой электрическими силами при переносе единичного положительного заряда от одной обкладки конденсатора до другой.
При наличии в электрическом поле металлической пластины, силы электрического поля будут совершать работу только на пути (d - 1) см.
Таким образом, введение в поле конденсатора металлической пластины толщиной 1 см уменьшит напряжение между обкладками конденсатора до величины
К.В. Рулёва, к. ф.-м. н., доцент. Подписывайтесь на канал. Ставьте лайки. Пишите комментарии. Спасибо.
Предыдущая запись: Как можно зарядить конденсатор? Процесс разрядки конденсатора.
Следующая запись: Нахождение диэлектрической проницаемости диэлектрика.
Ссылки на занятия до электростатики даны в Занятии 1.
Ссылки на занятия (статьи), начиная с электростатики, даны в конце Занятия 45.
