Как изменяется емкость конденсатора при наличии диэлектрика между его обкладками
Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь для публикации ответа на этот вопрос.
решение вопроса
Связанных вопросов не найдено
Обучайтесь и развивайтесь всесторонне вместе с нами, делитесь знаниями и накопленным опытом, расширяйте границы знаний и ваших умений.
- Все категории
- экономические 43,679
- гуманитарные 33,657
- юридические 17,917
- школьный раздел 612,713
- разное 16,911
Популярное на сайте:
Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах.
Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте.
Как быстро и эффективно исправить почерк? Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.
Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью.
- Обратная связь
- Правила сайта
(Обновлен)Задание 4 Параграф 97 ГДЗ Мякишев 10 класс (Физика)
*Цитирирование задания со ссылкой на учебник производится исключительно в учебных целях для лучшего понимания разбора решения задания.
*размещая тексты в комментариях ниже, вы автоматически соглашаетесь с пользовательским соглашением
Похожие решебники
Мякишев, Буховцев
Популярные решебники 10 класс Все решебники
Михеева, Афанасьева
Мерзляк, Номировский, Полонский
Сахаров, Загладин
Семакин, Хеннер, Шеина
Боголюбов, Лазебникова
§96. Примеры решения .
§97. Электроёмкость. .
§98. Энергия заряженн.
©Reshak.ru — сборник решебников для учеников старших и средних классов. Здесь можно найти решебники, ГДЗ, переводы текстов по школьной программе. Практически весь материал, собранный на сайте — авторский с подробными пояснениями профильными специалистами. Вы сможете скачать гдз, решебники, улучшить школьные оценки, повысить знания, получить намного больше свободного времени.
Главная задача сайта: помогать школьникам и родителям в решении домашнего задания. Кроме того, весь материал совершенствуется, добавляются новые сборники решений.
как изменяется емкость конденсатора при наличии диэлектрика между его обкладками
Ёмкость конденсатора увеличивается с уменьшением диэлектрической проницаемости материала из которого изготовлен диэлектрик между его обкладками.
Остальные ответы
Похожие вопросы
Ваш браузер устарел
Мы постоянно добавляем новый функционал в основной интерфейс проекта. К сожалению, старые браузеры не в состоянии качественно работать с современными программными продуктами. Для корректной работы используйте последние версии браузеров Chrome, Mozilla Firefox, Opera, Microsoft Edge или установите браузер Atom.
5.5. Емкость конденсатора с диэлектриком
Давайте посмотрим, чему равняется емкость конденсатора, если внутрь его помещен диэлектрик. По определению емкость конденсатора представляет собой отношение заряда к разности потенциала на его обкладках U. Для плоского конденсатора с диэлектриком разность потенциалов U = Едd. Используя выражение (5.6), получим:
Отсюда значение емкости конденсатора с диэлектриком:
Из последнего выражения видно, что емкость конденсатора с диэлектриком увеличивается по сравнению с емкостью пустого конденсатора во столько раз, во сколько диэлектрическая проницаемость диэлектрика больше диэлектрической проницаемости вакуума.
В связи с тем, что емкость конденсатора при внесении в него диэлектрика увеличивается, изменяются и другие характеристики этого конденсатора. Допустим, что в конденсатор, подключенный к источнику напряжения U0, вводят слой диэлектрика, полностью заполняющего его объем. Например, внутрь конденсатора заливают масло или керосин с относительной диэлектрической проницаемостью . Так как напряжение на обкладках конденсатора и до и после внесения диэлектрика оставалось неизменным, то в результате изменения емкости должен измениться заряд на обкладках конденсатора. До внесения диэлектрика заряд конденсатора был q0 = С0U0. После внесения диэлектрика заряд изменился и стал q = СU0 = С0U0 = q0. Заряд увеличился в раз.
Напряженность электрического поля внутри конденсатора:
– до внесения диэлектрика
– после внесения диэлектрика
Электрическое поле внутри конденсатора после внесения диэлектрика не изменяется, если разность потенциалов между его обкладками остается неизменной.
Напряженность электрического поля внутри конденсатора может измениться, если заряженный до напряжения U0 конденсатор перед заполнением диэлектриком отключить от источника питания. Что произойдет в этом случае с зарядом на обкладках конденсатора?
Когда пустой конденсатор зарядили до напряжения U0, то на его обкладках появился заряд q0 = С0U0. После того как конденсатор отключили от источника напряжения и заполнили диэлектриком, его емкость возросла в раз, заряд конденсатора остался прежним. Разность потенциалов на пластинах конденсатора уменьшилась в раз:
Это привело к тому, что напряженность поля внутри конденсатора уменьшилась также в раз, так как
5.6. Вектор электростатической индукции
При рассмотрении поля в вакууме для характеристики этого поля была введена величина, называемая напряженностью электрического поля . В диэлектрике эта характеристика поля иногда оказывается неудобной, ее использование приводит к довольно сложным расчетам, возникающим при решении физических задач. Дело в том, что в диэлектрике источником поля являются все электрические заряды – свободные и связанные. Наличие связанных зарядов приводит к усложнению расчетов, поскольку их распределение в диэлектрике не всегда можно просто рассчитать. В связи с этим оказывается более удобным использование характеристики поля, которая называется электростатической индукцией, вектор которой связан с вектором напряженности электрического поля следующим образом:
Для изотропных диэлектриков вектор поляризации линейно зависит от напряженности электрического поля:
Следовательно, в этом случае
Вектор электростатической индукции иногда называют еще вектором электрического смещения. Он представляет собой сумму двух величин (5.9), имеющих различный физический смысл, поэтому является вспомогательным вектором, удобным для расчетов и не имеющим глубокого физического смысла. Во многих случаях введение вектора значительно упрощает вычисление характеристик электрического поля в диэлектрике.
Соотношение (5.9) для вектора справедливо для любого диэлектрика, как изотропного, так и анизотропного. В случае изотропных диэлектриков (5.10) вектор оказывается коллинеарен вектору . В анизотропных диэлектриках эти векторы, в общем случае, направлены в разные стороны.
Поле вектора можно наглядно изобразить с помощью линий вектора , направление и густота которых определяются точно так же, как и для линий вектора . Однако между этими линиями имеется одно отличие. Линии вектора начинаются и заканчиваются как на свободных, так и на связанных зарядах, источником поля вектора являются любые заряды. Источником поля вектора являются только свободные заряды, только на свободных зарядах могут начинаться и заканчиваться линии . Через область поля, где находятся связанные заряды, линии вектора проходят, не прерываясь.
Для вектора выполняется закон Гаусса-Остроградского, который утверждает, что поток вектора через произвольную замкнутую поверхность равен алгебраической сумме свободных зарядов, находящихся внутри этой поверхности:
Если внутри поверхности, через которую мы вычисляем поток вектора , находятся распределенные заряды, то закон Гаусса-Остроградского записывается следующим образом:
Интегрирование в правой части полученного выражении проводится по объему V, охватываемому замкнутой поверхностью S.
Используя выражение (5.11) и закон Гаусса-Остроградского для вектора , можно сформулировать этот закон для вектора поляризации диэлектрика . Будем считать, что в диэлектрике имеются свободные заряды q. Поле этих зарядов будет возбуждать поляризацию диэлектрика, в результате в нем появятся связанные заряды q. Поскольку напряженность электрического поля зависит как от свободных, так и от связанных зарядов, то для нее можно записать:
Используя (5.11), перепишем выражение (5.12) следующим образом:
Вспомнив определение вектора , преобразуем выражение (5.13):
Мы получили выражение, которое является законом Гаусса-Остроградского для вектора поляризации диэлектрика . Согласно этому закону поток вектора поляризации диэлектрика через произвольную замкнутую поверхность равняется сумме связанных зарядов q, возникших в результате поляризации диэлектрика и оказавшихся внутри этой поверхности, взятой с обратным знаком.
Теперь рассмотрим пример, из которого будет понятно, в каких случаях вместо напряженности электрического поля удобнее использовать электростатическую индукцию . Рассчитаем электрическое поля вокруг положительного точечного заряда q, помещенного в центре сферической полости, расположенной внутри диэлектрика (рис.5.9).
Будем считать, что внутри полости вакуум, следовательно, напряженность электрического поля равна
В диэлектрике она равна
На границе полости с диэлектриком концентрируются связанные отрицательные заряды (если точечный заряд в полости положительный) и напряженность поля в диэлектрике уменьшается в раз. Соответственно, скачком уменьшается густота линий напряженности электростатического поля (на рис.5.10, а в полости проходит 8 линий , а в диэлектрике их осталось всего 4).
Поле вектора электростатической индукции в обеих областях будет изображаться непрерывными линиями (на рис.5.10, б число линий вектора и в полости, и в диэлектрике одинаково – 4 линии). Линии индукции проводят так, чтобы в каждой точке их направление совпадало с направлением вектора в той же точке, а число линий, проходящих через единичную площадку, перпендикулярную к ним, равнялось бы численному значению D в данном месте.
Для рассмотренного выше примера электростатическая индукция в полости , а в диэлектрике . Следовательно, линии вектора электростатического смещения на границе с диэлектриком не будут прерываться. Сопоставляя ход линий и , можно отметить основное различие между этими полями. Линии вектора начинаются и заканчиваются на любых (как свободных, так и связанных) зарядах, поэтому на границе диэлектрика густота этих линий изменяется скачком. Линии вектора начинаются и заканчиваются только на свободных зарядах, и на границе диэлектрика их густота остается неизменной.
Необходимо заметить, что напряженность электрического поля и электростатическая индукция в СИ имеют различную размерность. Это связано с тем, что электрическая постоянная 0 в СИ имеет свою размерность. Размерность напряженности электрического поля: Н/Кл (ньютон на кулон). Размерность электростатической индукции: (кулон на метр квадратный).
В системе СГС напряженность электрического поля и электростатическая индукция имеют одинаковую размерность, так как в этой системе электрическая постоянная 0 = 1. Связь единиц измерения величины электростатической индукции в СИ и СГС следующая:
СГС ед. электростатической индукции