Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay

RFpro.ru: Консультации по физике

  Все выпуски  

RFpro.ru: Консультации по физике


РАССЫЛКИ ПОРТАЛА RFPRO.RU

Лучшие эксперты в разделе

Алексеев Владимир Николаевич
Статус: Мастер-Эксперт
Рейтинг: 905
∙ повысить рейтинг »
Михаил Александров
Статус: Профессор
Рейтинг: 115
∙ повысить рейтинг »
Лангваген Сергей Евгеньевич
Статус: Советник
Рейтинг: 67
∙ повысить рейтинг »

∙ Физика

Номер выпуска:2242
Дата выхода:22.10.2019, 20:45
Администратор рассылки:Roman Chaplinsky / Химик CH (Модератор)
Подписчиков / экспертов:129 / 65
Вопросов / ответов:5 / 5

Консультация # 196695: Здравствуйте, уважаемые эксперты! Прошу вас ответить на следующий вопрос: Плоский конденсатор заполнен двумя слоями диэлектриков толщиною d1 = 4,2 см, d2 = 2,5 см с проницаемостью ε1 = 2,3, ε2 = 4,6. На конденсатор подано напряжение U = 220 В так, что электрическое поле направлено от слоя 1 к слою 2. Определить плотность связанных заря...
Консультация # 196696: Уважаемые эксперты! Пожалуйста, ответьте на вопрос: Воздушный конденсатор, подключённый к источнику постоянного напряжения, заполнили диэлектриком. Как изменились при этом: а) заряд конденсатора; б) напряжённость электрического поля конденсатора? (Увеличится, уменьшится, не изменится). ...
Консультация # 196699: Здравствуйте, уважаемые эксперты! Прошу вас ответить на следующий вопрос: Определить потенциал в геометрическом центре равномерно заряженной дуги окружности радиусом R = 14 см, с углом охвата α = 30°, если напряжённость электрического поля в этой точке равна Е = 2,3 кВ/м. ...
Консультация # 196700: Здравствуйте, уважаемые эксперты! Прошу вас ответить на следующий вопрос: В равномерно заряженной плоскости (σ = 5,8 нКл/м2) имеется полусферическое углубление. Определить величину напряжённости электрического поля в центре полусферы. ...
Консультация # 196701: Здравствуйте! У меня возникли сложности с таким вопросом: Равномерно заряженная с линейной плотностью τ = 3 мкКл/м длинная нить расположена по оси равномерно заряженного кольца. Один из её концов совпа дает с центром кольца. Заряд кольца q = 2 мкКл, радиус R = 5 см. Определить силу взаимодействия кольца и нити. ...

Консультация # 196695:

Здравствуйте, уважаемые эксперты! Прошу вас ответить на следующий вопрос:
Плоский конденсатор заполнен двумя слоями диэлектриков толщиною d1 = 4,2 см, d2 = 2,5 см с проницаемостью ε1 = 2,3, ε2 = 4,6. На конденсатор подано напряжение U = 220 В так, что электрическое поле направлено от слоя 1 к слою 2. Определить плотность связанных зарядов на границе раздела диэлектриков.

Дата отправки: 17.10.2019, 12:52
Вопрос задал: dar777 (1-й класс)
Всего ответов: 1
Страница онлайн-консультации »


Консультирует Коцюрбенко Алексей Владимирович (Модератор):

Здравствуйте, dar777!

Плотность связанных зарядов σ' на поверхности диэлектрического слоя с проницаемостью ε определяется выражением

где ε0 = 8.8542·10-12 Ф/м - электрическая постоянная, E - напряжённость электрического поля. В случае двух диэлектрических слоёв с проницаемостью ε1, ε2 и напряжённостью поля E1, E2 будем иметь


и

Разность потенциалов на каждом из слоёв толщиной d1 и d2 равна

при этом

Так как электрическое поле направлено перпендикулярно границе раздела, то

откуда

и

Тогда

В данном случае U = 220 В, d1 = 4.2 см = 0.042 м, d2 = 2.5 см = 0.025 м, ε1 = 2.3, ε2 = 4.6 и плотность связанных зарядов на границе раздела диэлектриков будет равна
Кл/м2
или 18.577 нКл/м2.

Консультировал: Коцюрбенко Алексей Владимирович (Модератор)
Дата отправки: 22.10.2019, 05:17
Рейтинг ответа:

НЕ одобряю 0 одобряю!

Консультация # 196696:

Уважаемые эксперты! Пожалуйста, ответьте на вопрос:
Воздушный конденсатор, подключённый к источнику постоянного напряжения, заполнили диэлектриком. Как изменились при этом: а) заряд конденсатора; б) напряжённость электрического поля конденсатора? (Увеличится, уменьшится, не изменится).

Дата отправки: 17.10.2019, 12:52
Вопрос задал: dar777 (1-й класс)
Всего ответов: 1
Страница онлайн-консультации »


Консультирует Алексеев Владимир Николаевич (Мастер-Эксперт):

Здравствуйте, dar777!
Электроёмкость простейшего плоского конденсатора прямо пропорциональна площади пластин (обкладок) и обратно пропорциональна расстоянию между ними :
C = ε·ε0·S/d
Эта формула выведена в учебной статье "Электроёмкость. Конденсаторы" Ссылка1 .
Здесь C - электро-ёмкость плоского конденсатора,
S - площадь каждой пластины, d - расстояние между пластинами,
ε0 = 8,854·10-12 Ф/м - электрическая постоянная,
ε - диэлектрическая проницаемость диэлектрика. ε = 1 для воздуха и вакуума, но ε > 1 для прочих, более плотных веществ.

Согласно Условию задачи, "Воздушный конденсатор… заполнили диэлектриком".
Ёмкость исходного конденсатора была C0 = ε0< /sub>·S/d (потому что ε = 1 для воздуха).
Ёмкость конденсатора с диэлектриком стала C2 = ε·ε0·S/d = ε·C0 > C0

Конденсатор "подключённый к источнику постоянного напряжения" так и остался под таким же напряжением.
Поэтому, напряжённость электрического поля внутри конденсатора E = U/d осталась без изменения.

Исходный заряд конденсатора был q0 = C0·U , после заполнения диэлектриком заряд стал q2 = C2·U = ε·C0·U = ε·q0 > q0
то есть, заряд конденсатора увеличился.

Формула вычисления ёмкости конденсатора с другой конфигурацией обкладок (сферическая, цилиндрическая) немного отличается от вычисления ёмкости плоского конденсатора. Однако, цитирую "Если пространство между обкладками заполнено диэлектриком, электроёмкость конденсатора увеличи вается в ε раз" для любой конфигурации.

Ответ: после заполнения воздушного конденсатора диэлектриком, заряд конденсатора увеличится в ε раз, напряжённость электрического поля - НЕ изменится.

Консультировал: Алексеев Владимир Николаевич (Мастер-Эксперт)
Дата отправки: 18.10.2019, 14:15

5
Это самое лучшее решение!
-----
Дата оценки: 19.10.2019, 02:54

Рейтинг ответа:

НЕ одобряю +1 одобряю!

Консультация # 196699:

Здравствуйте, уважаемые эксперты! Прошу вас ответить на следующий вопрос:
Определить потенциал в геометрическом центре равномерно заряженной дуги окружности радиусом R = 14 см, с углом охвата α = 30°, если напряжённость электрического поля в этой точке равна Е = 2,3 кВ/м.

Дата отправки: 17.10.2019, 12:54
Вопрос задал: dar777 (1-й класс)
Всего ответов: 1
Страница онлайн-консультации »


Консультирует Коцюрбенко Алексей Владимирович (Модератор):

Здравствуйте, dar777!

Напряжённость и потенциал электрического поля в геометрическом центре равномерно заряженной дуги окружности радиусом R с углом охвата α определяются выражениями

где τ - линейная плотность заряда. Выражая её из обоих формул, получаем

откуда

В данном случае E = 2300 В/м, R = 14 см = 0.14 м, α = 30º = π/6 ≈ 0.5236, sin α/2 ≈ 0.2588 и потенциал будет равен

Консультировал: Коцюрбенко Алексей Владимирович (Модератор)
Дата отправки: 22.10.2019, 07:11
Рейтинг ответа:

НЕ одобряю 0 одобряю!

Консультация # 196700:

Здравствуйте, уважаемые эксперты! Прошу вас ответить на следующий вопрос:
В равномерно заряженной плоскости (σ = 5,8 нКл/м2) имеется полусферическое углубление. Определить величину напряжённости электрического поля в центре полусферы.


Дата отправки: 17.10.2019, 12:54
Вопрос задал: dar777 (1-й класс)
Всего ответов: 1
Страница онлайн-консультации »


Консультирует Коцюрбенко Алексей Владимирович (Модератор):

Здравствуйте, dar777!

В общем случае напряжённость электрического поля точечного заряда q на расстоянии r от него определяется выражением

Дифференцируя, для бесконечно малого заряда dq имеем

В частности, для бесконечно малого элемента dS равномерно заряженной поверхности с плотностью заряда σ имеем dq = σ dS, откуда

и напряжённость поля определяется интегралом

(не забываем, что E - векторная величина, имеющая в общем случае три компоненты).
В данном случае S - полусферическая поверхность радиуса R с постоянной плотностью заряда σ, поэтому r ≡ R и

В силу сферической симметрии достаточно рассмотреть только проекцию вектора E на вертикальную ось Oz (остальные компоненты вектора будут равны 0):


Переходя к сферическим координатам по формуле dS = R2sin θ dθ dφ, получаем

Для σ = 5.8 нКл/м2 = 5.8·10-9 Кл/м2 напряжённость будет равна
В/м.

Консультировал: Коцюрбенко Алексей Владимирович (Модератор)
Дата отправки: 22.10.2019, 08:29
Рейтинг ответа:

НЕ одобряю 0 одобряю!

Консультация # 196701:

Здравствуйте! У меня возникли сложности с таким вопросом:
Равномерно заряженная с линейной плотностью τ = 3 мкКл/м длинная нить расположена по оси равномерно заряженного кольца. Один из её концов совпадает с центром кольца. Заряд кольца q = 2 мкКл, радиус R = 5 см. Определить силу взаимодействия кольца и нити.

Дата отправки: 17.10.2019, 12:54
Вопрос задал: dar777 (1-й класс)
Всего ответов: 1
Страница онлайн-консультации »


Консультирует Коцюрбенко Алексей Владимирович (Модератор):

Здравствуйте, dar777!

В общем случае напряжённость электрического поля точечного заряда q на расстоянии r от него определяется выражением

Дифференцируя, для бесконечно малого заряда dq имеем

В частности, для точки, лежащей на оси кольца радиуса R на расстоянии h от его центра, имеем

откуда

В силу сферической симметрии достаточно рассмотреть только проекцию вектора E на ось кольца (остальные компоненты вектора будут равны 0):

тогда напряжённость поля получаем интегрированием (по всей дине кольца):

Аналогично, поскольку на точечный заряд q электрическое поле с напряжённостью E действует с силой F = qE, то на бесконечно малый заряд dq будет действовать сила

В частности, для равномерно заряженной нити с линейной плотностью заряда τ имеем dq = τdh, тогда сила, действующая со стороны рассмотренного выше кольца, будет равна

сила же взаимодействия кольца со всей нитью определяется интегрированием по всей длине нити:

В данном случае q = 2 мкКл = 0.000002 Кл, τ = 3 мкКл/м = 0.000003 Кл/м, R = 5 см = 0.05 м и
Н.

Консультировал: Коцюрбенко Алексей Владимирович (Модератор)
Дата отправки: 22.10.2019, 10:17
Рейтинг ответа:

НЕ одобряю 0 одобряю!


Оценить выпуск | Задать вопрос экспертам

главная страница  |  стать участником  |  получить консультацию
техническая поддержка

Дорогой читатель!
Команда портала RFPRO.RU благодарит Вас за то, что Вы пользуетесь нашими услугами. Вы только что прочли очередной выпуск рассылки. Мы старались. Пожалуйста, оцените его. Если совет помог Вам, если Вам понравился ответ, Вы можете поблагодарить автора - для этого в каждом ответе есть специальные ссылки. Вы можете оставить отзыв о работе портале. Нам очень важно знать Ваше мнение. Вы можете поближе познакомиться с жизнью портала, посетив наш форум, почитав журнал, который издают наши эксперты. Если у Вас есть желание помочь людям, поделиться своими знаниями, Вы можете зарегистрироваться экспертом. Заходите - у нас интересно!
МЫ РАБОТАЕМ ДЛЯ ВАС!


В избранное