Справочник по физике для поступающих в ВУЗы - Гаевой А.И.
Скачать (прямая ссылка):
Образуют конденсатор два проводника, изолированные один от другого и находящиеся на достаточно близком расстоянии (это расстояние должно быть малым по сравнению с размерами проводников). Проводники. образующие конденсатор, представляют собой такую систему, в которой силовые линии, выходящие из одного проводника, заканчиваются на другом. Эти проводники называют обкладками конденсатора.
171
Прн зарядке конденсатора проводники, его образующие, получают равные по величине, но противоположные по знаку заряды.
Наиболее распространённым является плоский конденсатор, состоящий из двух параллельных пластин, разделенных изолятором. Поле, создаваемое зарядами на пластинах, сосредоточено лишь между пластинами конденсатора. Во внешнем пространстве оно практически отсутствует, и на внешних телах, окружающих конденсатор, не, возникают индуцированные заряды. Поэтому емкость конденсатора практически не зависит от окружающих тел. Это утверждение справедливо не только для плоского, но и для всякого другого конденсатора.
Емкостью конденсатора называется величина, определяемая соотношением
C= —,
Vl-f 2 .
где q—заряд, находящийся на каждой нз пластин; — у* — разность потенциалов между пластинами.
Емкость плоского конденсатора вычисляется по формуле
г _ egOs
С-~Т'
где S — площадь пластин конденсатора; d — расстояние между ними; E — относительная диэлектрическая проницаемость вещества, находящегося между пластинами.
Существуют н иные вида конденсаторов — сферический, цилиндрический и др. Сферический конденсатор представляет собой систему двух концентрических сфер. Цилиндрический конденсатор состоит из двух коаксиальных цилиндров. Пространство между сферами и цилиндрами, образующими обкладки конденсатора, заполняется каким-либо диэлектриком.
Емкость сферического конденсатора определяется по формуле
л a Ri -Я«
С =4lt^ Tf1 > где Ri и Rs — радиусы внутренней н внешней обкладок.
Если R3 -*¦ оо, го получаем формулу для емкости уединенного шара (положив R1 = R):
С = 4ле bbR.
Емкость цилиндрического конденсатора
2яеое/
" -Й'
где R1 и Ri — радиусы обкладок, I — длина обкладок.
Конденсаторы находят широкое применение в технике связи, радиотехнике, электротехнике (например, в цепях переменного тока). В зависимости от своего назначения они подразделяются на конденсаторы постоянной емкости и конденсаторы переменной емкости. Наиболее распространен переменный воздушный конденсатор, обычно устанавливаемый в контурах настройки радиоприемников. Такой конденсатор состоит из двух систем пластин — неподвижных н подвижных (вращающихся), которые могут вдвигаться в неподвижные пластины, не соприкасаясь с иимн. Емкость конденсатора изменяется эа счет изменения действительной рабочей площади его пластин.
Задача 1. Плоский конденсатор зарядили до разности потенциалов Aqj = 600 в и отключили от источника тока. После этого пла-етины конденсатора были сближены таким образом, что расстояние между иими уменьшилось вдвое. Определить разность потенциалов А?, между пластинами.
Решение. Разность потенциалов между пластинами конденсатора, заряд на пластинах и емкость конденсатора связаны соотношением Дф =s —¦. При изменениин расстояния между пластинами заряд иа них остается неизменным (конденсатор отключен от источника тока), а изменяется только емкость. Учитывая, что емкость плоского конденсатора
P-eeOs
С “ ~г-
определяем
A5p=Jrff и =
Разделив А<р на Ay1, получим: ~- = ; отсюда
Avi= A9^= *5; Ay1 = 300 в.
Ответ. Разность потенциалов между пластинами конденсатора равна 300 в.
Задача 2. Расстояние между пластинами управляющего конденсатора электроннолучевой трубки d = 16 мм, длина пластин I = = 3 см. На какое расстояние s сместится электрон, влетающий в конденсатор со скоростью 1?= 1,8- 10е м/сек параллельно пластшпм (рис. 59), к моменту выхода из конденсатора, если на пластины подано напряжение А«р = 4,5 в? Масса электрона т — 9,1 • 10~»i кг, за-
ряд е— 1,6 ¦ 10 ** к. ' " *
173
Решен и е. Напряженность поля между пластинами заряженного конденсатора определяется по формуле E = —. При движении электрона между пластинами конденсатора на него действует сила
F = Ee=HrS:,
под действием которой он получает ускорение
За время t, в течение которого электрон движется внутри конденсатора, он пройдет в вертикальном .направлении путь
_ at* Ay -_е
2 2d m ‘
Время движения t определяем нз
соотношения t = ~. Следова-
ло
тельно.
4.0 • 1.6 . 10-1» (3 . 10-8)2 в ¦ к ¦ м* ¦ сек* , , 1М . s “ 2 ¦ 1.6 • 10-2-9,1 • 10-« (1,8 • IO*)2 м кг- м*~ ’ ‘ м' Ответ. Электрон сместится на расстояние 6,1 ¦ 10~3 м.
Контрольные вопросы к главе «Электростатика»
1) Как взаимодействуют одноименные и разноименные заряды?
2) Запишите закон Кулона в системе СИ и назовите' все величины, входящие в его формулу.
3) Как простейшим способом обнаружить, заряжено тело или нет? .
4) Можно ля с помощью незаряженного электроскопа различить знак зарядов?
.,51 Как распределяется электричество на поверхности проводника?
