Напряженность электрического поля конденсатора: Определить напряженность электрического поля в плоском воздушном конденсаторе заряженном до напряжения 500 В на расстоянии...

Напряженность электрического поля в конденсаторе. Калькулятор онлайн.

0
AC		+/-	÷
7	8	9	×
4	5	6	—
1	2	3	+
0	00	,	=

Онлайн калькулятор вычисления напряженности электрического поля в конденсаторе, позволит найти напряженность E плоского, цилиндрического и сферического конденсаторов и даст подробное решение.

Единицы измерения, могут включать любые приставки Си. Калькулятор автоматически переведет одни единицы в другие.

Калькулятор вычислит:
Напряженность электрического поля в плоском конденсаторе.
Напряженность электрического поля в цилиндрическом конденсаторе.
Напряженность электрического поля в сферическом конденсаторе.

Напряженность электрического поля в плоском конденсаторе

Плоский конденсатор представляет собой две параллельные проводящие пластины, разделенные диэлектриком, расположенные на малом расстоянии друг от друга.

В плоском конденсаторе электрическое поле E однородно и не зависит от расстояния d между пластинами, так как расстояние d мало по сравнению с размерами пластин.

Напряженность электрического поля в плоском конденсаторе определяется формулой, где
Q — заряд на пластине
ε₀ – электрическая постоянная, ε₀ = 8. -24]

Напряженность электрического поля в цилиндрическом конденсаторе

Цилиндрический конденсатор представляет собой конденсатор, обкладками, которого являются два цилиндра, внутренний с радиусом R₁ и внешний с радиусом R

2. Между обкладками находится диэлектрик с диэлектрической проницаемостью ε.
Напряженность электрического поля в цилиндрическом конденсаторе определяется формулой, где
Q — заряд
π – число Пи (3.14)
ε₀ – электрическая постоянная, ε₀ = 8.85418781762039 × 10^-12
ε – диэлектрическая проницаемость диэлектрика
l – длина цилиндра
r — расстояние от оси симметрии цилиндров до точки, в которой необходимо найти напряженность электрического поля. Важно R1
Единицей измерения напряженности электрического поля является — Вольт (В, V).
Диэлектрическая проницаемость ε =
Заряд Q = Кулон (Кл)Декакулон даКл (daC) × [10^1]Гектокулон гКл (hC) × [10^2]Килокулон кКл (kC) × [10^3]Мегакулон МКл (MC) × [10^6]Гигакулон ГКл (GC) × [10^9]Теракулон ТКл (TC) × [10^12]Петакулон ПКл (PC) × [10^15]Эксакулон ЭКл (EC) × [10^18]Зеттакулон ЗКл (ZC) × [10^21]Иоттакулон ИКл (YC) × [10^24]Децикулон дКл (dC) × [10^-1]Сантикулон сКл (cC) × [10^-2]Милликулон мКл (mC) × [10^-3]Микрокулон мкКл (µC) × [10^-6]Нанокулон нКл (nC) × [10^-9]Пикокулон пКл (pC) × [10^-12]Фемтокулон фКл (fC) × [10^-15]Аттокулон аКл (aC) × [10^-18]Зептокулон зКл (zC) × [10^-21]Иоктокулон иКл (yC) × [10^-24]
Радиус r = Метр (м)Декаметр дам (dam) × [10^1]Гектометр гм (hm) × [10^2]Километр км (km) × [10^3]Мегаметр Мм (Mm) × [10^6]Гигаметр Гм (Gm) × [10^9]Тераметр Тм (Tm) × [10^12]Петаметр Пм (Pm) × [10^15]Эксаметр Эм (Em) × [10^18]Зеттаметр Зм (Zm) × [10^21]Иоттаметр Им (Ym) × [10^24]Дециметр дм (dm) × [10^-1]Сантиметр см (cm) × [10^-2]Миллиметр мм (mm) × [10^-3]Микрометр мкм (µm) × [10^-6]Нанометр нм (nm) × [10^-9]Пикометр пм (pm) × [10^-12]Фемтометр фм (fm) × [10^-15]Аттометр ам (am) × [10^-18]Зептометр зм (zm) × [10^-21]Иоктометр им (ym) × [10^-24]
Длина l = Метр (м)Декаметр дам (dam) × [10^1]Гектометр гм (hm) × [10^2]Километр км (km) × [10^3]Мегаметр Мм (Mm) × [10^6]Гигаметр Гм (Gm) × [10^9]Тераметр Тм (Tm) × [10^12]Петаметр Пм (Pm) × [10^15]Эксаметр Эм (Em) × [10^18]Зеттаметр Зм (Zm) × [10^21]Иоттаметр Им (Ym) × [10^24]Дециметр дм (dm) × [10^-1]Сантиметр см (cm) × [10^-2]Миллиметр мм (mm) × [10^-3]Микрометр мкм (µm) × [10^-6]Нанометр нм (nm) × [10^-9]Пикометр пм (pm) × [10^-12]Фемтометр фм (fm) × [10^-15]Аттометр ам (am) × [10^-18]Зептометр зм (zm) × [10^-21]Иоктометр им (ym) × [10^-24]
Единица измерения напряженности поля E Вольт (В)Декавольт даВ (daV) × [10^1]Гектовольт гВ (hV) × [10^2]Киловольт кВ (kV) × [10^3]Мегавольт МВ (MV) × [10^6]Гигавольт ГВ (GV) × [10^9]Теравольт ТВ (TV) × [10^12]Петавольт ПВ (PV) × [10^15]Эксавольт ЭВ (EV) × [10^18]Зеттавольт ЗВ (ZV) × [10^21]Иоттавольт ИВ (YV) × [10^24]Децивольт дВ (dV) × [10^-1]Сантивольт сВ (cV) × [10^-2]Милливольт мВ (mV) × [10^-3]Микровольт мкВ (µV) × [10^-6]Нановольт нВ (nV) × [10^-9]Пиковольт пВ (pV) × [10^-12]Фемтовольт фВ (fV) × [10^-15]Аттовольт аВ (aV) × [10^-18]Зептовольт зВ (zV) × [10^-21]Иоктовольт иВ (yV) × [10^-24]

Напряженность электрического поля в сферическом конденсаторе
Сферический конденсатор представляет собой конденсатор, обкладками которого являются две концентрические сферы, радиусами R1 и R2, между которыми расположен диэлектрик, с диэлектрической проницаемостью ε. -24]

Вам могут также быть полезны следующие сервисы
Калькуляторы (физика)
Механика
Калькулятор вычисления скорости, времени и расстояния
Калькулятор вычисления ускорения, скорости и перемещения
Калькулятор вычисления времени движения
Калькулятор времени
Второй закон Ньютона. Калькулятор вычисления силы, массы и ускорения.
Закон всемирного тяготения. Калькулятор вычисления силы притяжения, массы и расстояния.
Импульс тела. Калькулятор вычисления импульса, массы и скорости
Импульс силы. Калькулятор вычисления импульса, силы и времени действия силы.
Вес тела. Калькулятор вычисления веса тела, массы и ускорения свободного падения
Оптика
Калькулятор отражения и преломления света
Электричество и магнетизм
Калькулятор Закона Ома
Калькулятор Закона Кулона
Калькулятор напряженности E электрического поля
Калькулятор нахождения точечного электрического заряда Q
Калькулятор нахождения силы F действующей на заряд q
Калькулятор вычисления расстояния r от заряда q
Калькулятор вычисления потенциальной энергии W заряда q
Калькулятор вычисления потенциала φ электростатического поля
Калькулятор вычисления электроемкости C проводника и сферы
Конденсаторы
Калькулятор вычисления электроемкости C плоского, цилиндрического и сферического конденсаторов
Калькулятор вычисления напряженности E электрического поля плоского, цилиндрического и сферического конденсаторов
Калькулятор вычисления напряжения U (разности потенциалов) плоского, цилиндрического и сферического конденсаторов
Калькулятор вычисления расстояния d между пластинами в плоском конденсаторе
Калькулятор вычисления площади пластины (обкладки) S в плоском конденсаторе
Калькулятор вычисления энергии W заряженного конденсатора
Калькулятор вычисления энергии W заряженного конденсатора. Для плоского, цилиндрического и сферического конденсаторов
Калькулятор вычисления объемной плотности энергии w электрического поля для плоского, цилиндрического и сферического конденсаторов
Калькуляторы по астрономии
Вес тела на других планетах
Ускорение свободного падения на планетах Солнечной системы и их спутниках
Конвертеры величин
Конвертер единиц длины
Конвертер единиц скорости
Конвертер единиц ускорения
Цифры в текст
Калькуляторы (Теория чисел)
Калькулятор выражений
Калькулятор упрощения выражений
Калькулятор со скобками
Калькулятор уравнений
Калькулятор суммы
Калькулятор пределов функций
Калькулятор разложения числа на простые множители
Калькулятор НОД и НОК
Калькулятор НОД и НОК по алгоритму Евклида
Калькулятор НОД и НОК для любого количества чисел
Калькулятор делителей числа
Представление многозначных чисел в виде суммы разрядных слагаемых
Калькулятор деления числа в данном отношении
Калькулятор процентов
Калькулятор перевода числа с Е в десятичное
Калькулятор экспоненциальной записи чисел
Калькулятор нахождения факториала числа
Калькулятор нахождения логарифма числа
Калькулятор квадратных уравнений
Калькулятор остатка от деления
Калькулятор корней с решением
Калькулятор нахождения периода десятичной дроби
Калькулятор больших чисел
Калькулятор округления числа
Калькулятор свойств корней и степеней
Калькулятор комплексных чисел
Калькулятор среднего арифметического
Калькулятор арифметической прогрессии
Калькулятор геометрической прогрессии
Калькулятор модуля числа
Калькулятор абсолютной погрешности приближения
Калькулятор абсолютной погрешности
Калькулятор относительной погрешности
Дроби
Калькулятор интервальных повторений
Учим дроби наглядно
Калькулятор сокращения дробей
Калькулятор преобразования неправильной дроби в смешанную
Калькулятор преобразования смешанной дроби в неправильную
Калькулятор сложения, вычитания, умножения и деления дробей
Калькулятор возведения дроби в степень
Калькулятор перевода десятичной дроби в обыкновенную
Калькулятор перевода обыкновенной дроби в десятичную
Калькулятор сравнения дробей
Калькулятор приведения дробей к общему знаменателю
Калькуляторы (тригонометрия)
Калькулятор синуса угла
Калькулятор косинуса угла
Калькулятор тангенса угла
Калькулятор котангенса угла
Калькулятор секанса угла
Калькулятор косеканса угла
Калькулятор арксинуса угла

Калькулятор арккосинуса угла
Калькулятор арктангенса угла
Калькулятор арккотангенса угла
Калькулятор арксеканса угла
Калькулятор арккосеканса угла
Калькулятор нахождения наименьшего угла
Калькулятор определения вида угла
Калькулятор смежных углов
Калькуляторы систем счисления
Калькулятор перевода чисел из арабских в римские и из римских в арабские
Калькулятор перевода чисел в различные системы счисления
Калькулятор сложения, вычитания, умножения и деления двоичных чисел
Системы счисления теория
N₂ | Двоичная система счисления
N₃ | Троичная система счисления
N₄ | Четырехичная система счисления
N₅ | Пятеричная система счисления
N₆ | Шестеричная система счисления
N₇ | Семеричная система счисления
N₈ | Восьмеричная система счисления
N₉ | Девятеричная система счисления
N₁₁ | Одиннадцатиричная система счисления
N₁₂ | Двенадцатеричная система счисления
N₁₃ | Тринадцатеричная система счисления
N₁₄ | Четырнадцатеричная система счисления
N₁₅ | Пятнадцатеричная система счисления
N₁₆ | Шестнадцатеричная система счисления
N₁₇ | Семнадцатеричная система счисления
N₁₈ | Восемнадцатеричная система счисления
N₁₉ | Девятнадцатеричная система счисления
N₂₀ | Двадцатеричная система счисления
N₂₁ | Двадцатиодноричная система счисления
N₂₂ | Двадцатидвухричная система счисления
N₂₃ | Двадцатитрехричная система счисления
N₂₄ | Двадцатичетырехричная система счисления
N₂₅ | Двадцатипятеричная система счисления
N₂₆ | Двадцатишестеричная система счисления
N₂₇ | Двадцатисемеричная система счисления
N₂₈ | Двадцативосьмеричная система счисления
N₂₉ | Двадцатидевятиричная система счисления
N₃₀ | Тридцатиричная система счисления
N₃₁ | Тридцатиодноричная система счисления
N₃₂ | Тридцатидвухричная система счисления
N₃₃ | Тридцатитрехричная система счисления
N₃₄ | Тридцатичетырехричная система счисления
N₃₅ | Тридцатипятиричная система счисления
N₃₆ | Тридцатишестиричная система счисления
Калькуляторы площади геометрических фигур
Площадь квадрата
Площадь прямоугольника
КАЛЬКУЛЯТОРЫ ЗАДАЧ ПО ГЕОМЕТРИИ
Калькуляторы (Комбинаторика)
Калькулятор нахождения числа перестановок из n элементов
Калькулятор нахождения числа сочетаний из n элементов
Калькулятор нахождения числа размещений из n элементов
Калькуляторы линейная алгебра и аналитическая геометрия
Калькулятор сложения и вычитания матриц
Калькулятор умножения матриц
Калькулятор транспонирование матрицы
Калькулятор нахождения определителя (детерминанта) матрицы
Калькулятор нахождения обратной матрицы
Длина отрезка. Онлайн калькулятор расстояния между точками
Онлайн калькулятор нахождения координат вектора по двум точкам
Калькулятор нахождения модуля (длины) вектора
Калькулятор сложения и вычитания векторов
Калькулятор скалярного произведения векторов через длину и косинус угла между векторами
Калькулятор скалярного произведения векторов через координаты
Калькулятор векторного произведения векторов через координаты
Калькулятор смешанного произведения векторов
Калькулятор умножения вектора на число
Калькулятор нахождения угла между векторами
Калькулятор проверки коллинеарности векторов
Калькулятор проверки компланарности векторов
Генератор Pdf с примерами
Тренажёры решения примеров
Тренажёр таблицы умножения
Тренажер счета для дошкольников
Тренажер счета на внимательность для дошкольников
Тренажер решения примеров на сложение, вычитание, умножение, деление. Найди правильный ответ.
Тренажер решения примеров с разными действиями
Тренажёры решения столбиком
Тренажёр сложения столбиком
Тренажёр вычитания столбиком
Тренажёр умножения столбиком
Тренажёр деления столбиком с остатком
Калькуляторы решения столбиком
Калькулятор сложения, вычитания, умножения и деления столбиком
Калькулятор деления столбиком с остатком
Генераторы
Генератор примеров по математике
Генератор случайных чисел
Генератор паролей
Глава 20. Конденсаторы
Для накопления разноименных электрических зарядов служит устройство, которое называется конденсатором. Конденсатор — система двух изолированных друг от друга проводников (которые часто называют обкладками конденсатора), один из которых заряжен положительным, второй — таким же по величине, но отрицательным зарядом. Если эти проводники представляют собой плоские параллельные пластинки, расположенные на небольшом рас-стоянии друг от друга, то конденсатор называется плоским.
Для характеристики способности конденсатора накапливать заряд вводится понятие электроемкости (часто говорят просто емкости). Емкостью конденсатора называется отношение заряда конденсатора к той разности потенциалов , которая возникает между обкладками при их заряжении зарядами и (эту разность потенциалов проводников часто называют электрическим напряжением между обкладками и обозначают буквой ):

(20.1)

Поскольку величины и (или ) в формуле (20.1) зависимы, то емкость (20.1) не зависит от и , а является характеристикой геометрии системы проводников. Действительно, при сообщении проводникам зарядов и проводники приобретут потенциалы, разность которых будет пропорциональна заряду . Поэтому в отношении (20. 1) заряд сокращается.
Выведем формулу для емкости плоского конденсатора (эта формула входит в программу школьного курса физики). При заряжении параллельных пластин, расположенных на небольшом расстоянии друг от друга, зарядами и , в пространстве между ними возникает однородное электрическое поле с напряженностью (см. гл. 18):

(20.2)

Разность потенциалов между пластинами равна

(20.3)

где — площадь пластин, — расстояние между ними. Отсюда, вычисляя отношение заряда к разности потенциалов (20.3), находим емкость плоского конденсатора

(20.4)

Если все пространство между обкладками заполнено диэлектриком с диэлектрической проницаемостью , то поле (20. 2) и разность потенциалов (20.3) убывает в раз, а емкость конденсатора в раз взрастает

(20.5)

Для конденсаторов, соединенных в батареи, вводится понятие эквивалентной емкости, как емкости одного конденсатора, который при заряжении его тем же зарядом, что и батарея дает ту же разность потенциалов, что и батарея конденсаторов. Приведем формулы для эквивалентной емкости, а также для заряда и электрического напряжения на каждом конденсаторе при последовательном и параллельном их соединении.
Последовательное соединение (см. рисунок). При сообщении левой пластине левого конденсатора заряда , а правой пластине правого заряда , на внутренних пластинах благодаря поляризации будут индуцироваться заряды (см. рисунок; значения индуцированных зарядов приведены под пластинами). Можно доказать, что в результате поляризации каждый конденсатор будет заряжен такими же зарядами и , как и заряды крайних пластин, напряжение на всей батарее конденсаторов равно сумме напряжений на каждом, а обратная эквивалентная емкость батареи — сумме обратных емкостей всех конденсаторов

(20. 6)

Параллельное соединение (см. рисунок). В этом случае если сообщить левому проводнику заряд , правому сообщить заряд , заряд распределится между конденсаторами, вообще говоря, не одинаково, но по закону сохранения заряда .
Поскольку правые пластины всех конденсаторов соединены между собой, левые — тоже, то они представляют собой единые проводники, и, следовательно, разность потенциалов между пластинами каждого конденсатора будет одинакова: . Можно доказать, что при таком соединении конденсаторов эквивалентная емкость батареи равна сумме емкостей отдельных конденсаторов

(20.7)

Заряженный конденсатор обладает определенной энергией. Если конденсатор емкости заряжен зарядом , то энергия этого конденсатора (можно говорить энергия электрического поля конденсатора) равна

(20.8)

С помощью определения электрической емкости (20. 1) можно переписать формулу (20.8) еще в двух формах:

(20.9)

Рассмотрим в рамках этого минимума сведений о конденсаторах типичные задачи ЕГЭ по физике, которые были предложены в первой части книги.
Электроемкость конденсатора — его геометрическая характеристика, которая при неизменной геометрии не зависит от заряда конденсатора (задача 20.1.1 — ответ 3). Аналогично не меняется емкость конденсатора при увеличении напряжения на конденсаторе (задача 20.1.2 — ответ 3).
Связь между единицами измерений (задача 20.1.3) следует из определения емкости (20.1). Единица электрической емкости в международной системе единиц измерений СИ называется Фарада. 1 Фарада — это емкость такого конденсатора, между пластинами которого возникает напряжение 1 В при зарядах пластин 1 Кл и -1 Кл (ответ 4).
Поскольку электрическое поле в плоском конденсаторе однородно, то напряженность поля в конденсаторе и напряжение между пластинами связаны соотношением (см. формулу (18.9)) , где — расстояние между пластинами. Отсюда находим напряженность поля между обкладками плоского конденсатора в задаче 20.1.4
(ответ 4).
Согласно определению электрической емкости имеем в задаче 20.1.5
(ответ 2).
Из формулы (20.4) для емкости плоского конденсатора заключаем, что при увеличении площади его пластин в 3 раза (задача 20.1.6) его емкость увеличивается в 3 раза (ответ 1).
При уменьшении в раз расстояния между пластинами емкость плоского конденсатора возрастет в раз. Поэтому новое напряжение на конденсаторе (задача 20.1.7) можно найти из следующей цепочки формул
где и — новый заряд конденсатора (ответ 3).
Так как конденсатор в задаче 20.1.8 подключен к источнику, то между его пластинами поддерживается постоянное напряжение независимо от расстояния между ними. Поэтому заряд конденсатора изменяется при раздвигании пластин так же, как изменяется его емкость. А поскольку при увеличении расстояния между пластинами вдвое емкость конденсатора уменьшается вдвое (см. формулу (20.4)), то вдвое уменьшается и заряд конденсатора (ответ 2).
В задаче 20.1.9 конденсатор отключен от источника в процессе сближения пластин. Поэтому не меняется их заряд. А поскольку напряженность электрического поля между пластинами определяется соотношением (20.2)
то напряженность электрического поля между пластинами также не изменяется (ответ 3). Этот же результат можно получить и через определение емкости с учетом того, что
произведение от расстояния между пластинами не зависит (см. формулу (20.4)).
Из формул (20.8), (20.9) видим, что только одно из приведенных в качестве ответов к задаче 20.1.10 соотношений (а именно — 2) определяет энергию конденсатора.
При последовательном соединении конденсаторов (задача 20.2.1) одинаковыми будут их заряды независимо от значений их электрических емкостей (ответ 2). При параллельном соединении конденсаторов (задача 20.2.2) одинаковыми будут напряжения на каждом из них (ответ 3).
Поскольку конденсатор в задаче 20.2.3 отключен от источ-ника напряжения, его заряд не меняется в процессе раздвигания пластин. Поэтому для исследования изменения энергии конденсатора удобно воспользоваться формулой (20.8)

(1)

Так как при увеличении расстояния между пластинами в раз электрическая емкость конденсатора уменьшается в раз, то согласно формуле (1) энергия конденсатора увеличится в раз (ответ 1).
В задаче 20.2.4 не изменяется напряжение на конденсаторе. Поэтому воспользуемся первой из формул (20.9)
Из этой формулы заключаем, что при увеличении в раз расстояния между пластинами энергия конденсатора уменьшится в раз — ответ 2. (Разница с предыдущей задачей связана с тем, что здесь кроме внешних сил, совершающих работу при раздвигании пластин, совершает работу источник напряжения. )
В задаче 20.2.5 изменяют расстояние между пластинами (и, следовательно, емкость) и заряд конденсатора. Поэтому удобно воспользоваться формулой (20.8)
Из этой формулы заключаем, что при увеличении расстояния между пластинами в 2 раза и увеличении заряда конденсатора в 2 раза его энергия возрастет в 8 раз (ответ 4).
Поскольку в задаче 20.2.6 конденсаторы соединены последовательно, емкость батареи конденсаторов можно найти по формуле (20.6), откуда находим емкость батареи конденсаторов (ответ 2).
В задаче 20.2.7 конденсаторы соединены параллельно, поэтому емкость батареи конденсаторов можно найти по формуле (20.7): (ответ 2).
Основной вопрос, на который нужно ответить в задаче 20.2.8, это как соединены конденсаторы? Последовательно, параллельно, по-другому? Попробуем по-другому расположить в пространстве и изменить длину соединительных проводов, чтобы схема стала более понятной. Очевидно, что можно соединить вершину 1 и вершину 3 («уменьшив» длину провода 1-3), а также вершины 2 и 4. При этом средний конденсатор разворачивается в пространстве, и схема приобретает вид, показанный на рисунке, откуда видно, что конденсаторы соединены параллельно. Поэтому (ответ 1).
Когда в заряженный плоский конденсатор вставляют металлическую пластинку (задача 20.2.9), параллельную обкладкам конденсатора, напряженность электрического поля внутри пластинки становится равным нулю, вне пластинки между обкладками конденсатора остается таким же, каким оно было в отсутствие пластинки , где — заряд конденсатора, — площадь его пластин. Поэтому напряжение между обкладками конденсатора определяется соотношением:
где — расстояние между обкладками конденсатора, — толщина пластинки. Отсюда находим емкость рассматриваемого конденсатора
(ответ 4).
Чтобы найти емкость сферического конденсатора (задача 20.2.10) сообщим его обкладкам заряды и , найдем напряжение между обкладками, вычислим отношение заряда к напряжению. Разность потенциалов двух концентрических сфер, заряженных зарядами и (напряжение между обкладками сферического конденсатора), определена в задаче 19.2.5., откуда находим электрическую емкость сферического конденсатора (ответ 3):
Конденсаторы
Параллельные пластины
Если вы знаете разность потенциалов между двумя параллельными пластинами, вы можете легко рассчитать напряженность электрического поля между пластинами. Пока вы не находитесь рядом с краем пластин, электрическое поле между пластинами постоянно, и его сила определяется уравнением:
Вы заметите, что с разностью потенциалов V в вольтах и расстоянием — между пластинами в метрах единицами измерения напряженности электрического поля являются вольты на метр [В/м]. Ранее единицы измерения напряженности электрического поля приводились в виде ньютонов на кулон [Н/Кл]. Легко показать, что они эквивалентны:

Вопрос: Величина напряженности электрического поля между двумя противоположно заряженными параллельными металлическими пластинами составляет 2,0×10 ³ ньютонов на кулон. Точка P расположена посередине между пластинами.
(A) Нарисуйте не менее пяти линий электрического поля, представляющих поле между двумя противоположно заряженными пластинами.
(B) Электрон находится в точке P между пластинами. Вычислите величину силы, действующей на электрон со стороны электрического поля.
Ответ:
(А)
(Б)

Конденсаторы
Параллельные проводящие пластины, разделенные изолятором, могут использоваться для накопления электрического заряда. Эти устройства бывают разных размеров и известны как конденсаторы с параллельными пластинами. Количество заряда, которое конденсатор может хранить на одной пластине при заданной разности потенциалов между пластинами, называется емкостью устройства, выраженной в кулонах на вольт, также известной как фарад (Ф). Фарад — это очень большая величина емкости, поэтому большинство конденсаторов имеют номиналы в микрофарадах, нанофарадах и даже в пикофарадах.

Вопрос: Конденсатор хранит заряд 3 микрокулона при разности потенциалов на пластинах 1,5 вольта. Какова емкость?
Ответ:

Вопрос: Какой заряд находится на верхней пластине конденсатора емкостью 200 нФ при зарядке до разности потенциалов 6 вольт?
Ответ:

Количество заряда, которое может удерживать конденсатор, определяется его геометрией, а также изоляционным материалом между пластинами. Емкость прямо пропорциональна площади пластин и обратно пропорциональна расстоянию между пластинами, как показано в приведенной ниже формуле. Диэлектрическая проницаемость изолятора (ε) описывает сопротивление изолятора созданию электрического поля и равна 8,85×10 ^-12 Фарад на метр для конденсатора с воздушным зазором.

Вопрос: Найдите емкость двух параллельных пластин длиной 1 мм и шириной 2 мм, если расстояние между ними 3 мкм воздуха.
Ответ:

Электричество — Конденсаторы — Физика 299
Электричество — Конденсаторы — Физика 299
» Раньше я задавался вопросом, как получается, что электрон отрицательный. Отрицательно-положительныеони совершенно симметричны в физика. Нет никакой причины предпочесть один другому другой. Тогда почему электрон отрицателен? я думал об этом долго, и, наконец, все, о чем я мог думать, было: «Он выиграл драться!’
Альберт Эйнштейн

Расчет емкости
Конденсатор представляет собой систему из двух изолированных проводников.
Конденсатор с плоскими пластинами простейший пример. Когда два проводника имеют равные, но противоположный заряд, поле E между пластинами может быть можно найти простым применением закона Гаусса.
При условии, что пластины достаточно велики, чтобы E поле между ними однородно и направлено перпендикулярно, то применяя закон Гаусса к поверхности S ₁, находим,

, где A — площадь S ₁ перпендикулярно полю E , а σ — поверхность плотность заряда на пластине (считается однородной). Поэтому
везде между пластинами.
Разность потенциалов между пластинами может быть найдено из

, где A и B — точки, по одной на каждой пластины, и мы интегрируем вдоль линии поля E , d — расстояние между тарелками, A — площадь тарелки, q — площадь тарелки. общий заряд на каждой пластине.
Емкость (емкость) этого конденсатора определяется как

Выражение для C для всех конденсаторов равно отношение величины общего заряда (на любой пластины) на величину потенциала разница между плитами.
Единицы С: Кулон/Вольт = Фарада, 1 Кл/В = 1 Ф
Обратите внимание, что, поскольку Кулон является очень большая единица заряда Фарада также очень большая единица емкости. Типичный конденсаторы в цепях измеряются в мкФ (10 ^-6 ) или пФ (10 ^-12 ).
Обратите внимание, что выражение для емкость плоского конденсатора зависит от геометрических свойств (A и г). Хотя кажется, что есть также зависимость от заряда и потенциала разницы (q/ΔV), происходит то, что независимо от заряд, который вы помещаете на конденсатор, который регулирует pd так, чтобы отношение q/ΔV оставалось постоянный. Это общее правило для все конденсаторы. Емкость устанавливается по конструкция конденсатора — не та приложено заряд или напряжение.
Приведенное выше выражение для Плоский конденсатор строго только верно для бесконечного плоского конденсатора — в какая «окантовка» (см. выше) не происходить. Однако пока d мало по сравнению с «размером» пластин, простой выражение выше является хорошим приближением.
Плоский конденсатор обеспечивает простой способ «измерения» ε ₀

Как указано выше, параллельная пластина конденсатор — самый простой конденсатор. Вы также должны уметь определять выражения для емкости сферических и цилиндрические конденсаторы,

Энергетика и конденсаторы
Одно из наиболее важных применений конденсаторы для хранения электрических энергия.
Если конденсатор помещен в цепь с аккумулятором, потенциал разница (напряжение) батареи будет заставить электрический заряд появиться на пластин конденсатора. Работа сделано аккумулятором при зарядке конденсатор хранится как электрический (потенциальная) энергия в конденсаторе. Эта энергия может быть высвобождена позже. время выполнять работу.
Работа, необходимая для перемещения заряд dq на одну из пластин равен определяется выражением dW = Vdq, где V — pd (напряжение) батареи (= к/с). Общая работа по размещению Q на табличке дается как,

, что равно запасенный электрический потенциал энергия, У.
Электроэнергия фактически находится в электрическом поле между плитами г. конденсатор. Для параллели пластинчатый конденсатор с использованием C = Aε ₀ /d и E = Q/Aε ₀ мы можем написать электрическая потенциальная энергия,

(объявление) является объем между пластинами, поэтому мы определяем энергию плотность,

Хотя у нас есть оценил это выражение для плотность энергии для конденсатор с плоскими пластинами на самом деле это генерал выражение. Везде, где есть электрическое поле задана плотность энергии вышеизложенным.

Комбинации Конденсаторы
Обычный найти несколько комбинации конденсаторы в электрический схемы. в простейшие ситуации конденсаторы могут быть считается подключен в серия или в параллельно .
Конденсаторы в серии
Когда разные конденсаторы связаны в серия заряд на каждый конденсатор то же самое, но напряжение (pd) через каждый конденсатор разные

В этот ситуация, используя факт что V = V ₁ + В ₂ +В ₃ мы можем показать что, насколько как напряжение источник обеспокоен, конденсаторы могут заменить на один «эквивалент» конденсатор С _экв. предоставлено,

Конденсаторы параллельно
Для конденсаторы подключен в параллельно это напряжение что такое же для каждого конденсатор, т. обвинение другой.
Используя факт что Q _Итого = Q ₁ + Q ₂ + Q ₃ мы можем показать что эквивалент конденсатор, С _экв. предоставлено,

В электрокомпании: «Мы будем рады, если вы пришлите свой счет.