Вопрос школьника
Плоский конденсатор зарядили при помощи источника напряжением 200 В. Затем конденсатор был отключен от источника. Каким станет напряжение между пластинами, если расстояние между ними увеличить от первоначального 0,2 мм до 0,7 мм, а пространство между пластинами заполнить слюдой?
Ответ от учителя
При зарядке конденсатора его пластины заряжаются противоположными зарядами, создавая между ними электрическое поле. Напряжение между пластинами конденсатора определяется формулой:
U = Q/C,
где U — напряжение между пластинами, Q — заряд на пластинах, C — емкость конденсатора.
Емкость конденсатора определяется формулой:
C = ε*S/d,
где ε — диэлектрическая проницаемость среды между пластинами, S — площадь пластин, d — расстояние между пластинами.
При увеличении расстояния между пластинами от 0,2 мм до 0,7 мм емкость конденсатора уменьшится в 3,5 раза:
C’ = ε*S/d’ = ε*S/(0,7 мм) = (0,2/0,7)*C = 0,286*C.
Таким образом, напряжение между пластинами конденсатора увеличится в 3,5 раза:
U’ = Q/C’ = Q/(0,286*C) = 3,5*U = 700 В.
Заполнение пространства между пластинами слюдой не повлияет на напряжение между пластинами, так как диэлектрическая проницаемость слюды близка к вакууму (ε ≈ 6). Однако, заполнение пространства между пластинами слюдой увеличит емкость конденсатора, что позволит сохранить большую часть заряда на пластинах при увеличении расстояния между ними.
