Вопрос школьника
Какой должна быть ЭДС источника тока, чтобы напряженность электрического поля в плоском конденсаторе была равна Е = 2 кВ/м, если внутреннее сопротивление источника тока r = 2 Ом, сопротивление резистора R = 10 Ом, расстояние между пластинами конденсатора d = 2 мм (см. рис)?
Ответ от учителя
Для решения задачи необходимо использовать формулу для напряженности электрического поля в плоском конденсаторе:
E = U / d,
где E — напряженность электрического поля, U — напряжение между пластинами конденсатора, d — расстояние между пластинами конденсатора.
Также необходимо учесть влияние внутреннего сопротивления источника тока и сопротивления резистора на напряжение между пластинами конденсатора.
Согласно закону Ома, напряжение на резисторе можно выразить как:
U_R = I * R,
где I — сила тока, проходящего через резистор.
С учетом внутреннего сопротивления источника тока, сила тока в цепи будет равна:
I = E / (r + R),
где r — внутреннее сопротивление источника тока.
Таким образом, напряжение между пластинами конденсатора можно выразить как:
U = U_R + I * r = I * (R + r) = E * (R + r) / (r + R) = 20 В.
Таким образом, ЭДС источника тока должна быть равна 22 В (20 В + 2 В, учитывая внутреннее сопротивление источника тока), чтобы напряженность электрического поля в плоском конденсаторе была равна Е = 2 кВ/м.
