Определите напряженность электрического поля плоского конденсатора если расстояние между пластинами

Трансформаторные подстанции высочайшего качества

с нами приходит энергия

develop@websor.ru

Электрическая емкость (страница 2)

1. К пластинам плоского конденсатора приложено напряжение U = 220 в.

Определить напряженность электрического поля Е между пластинами в средней его области, если расстояние между пластинами d = 1 мм. Чему равна сила F, действующая в этой области поля на частицу с зарядом ?

Решение:
В средней области пространства между пластинами плоского конденсатора электрическое поле можно считать однородным. Линии напряженности электрического поля начинаются на поверхности положительно заряженной пластины и кончаются на поверхности отрицательно заряженной пластины. Эти линии перпендикулярны к пластинам. Поэтому расстояние между пластинами равно длине линии напряженности электрического поля. Следовательно, электрическое напряжение между пластинами, поделенное на расстояние между ними, равно напряженности электрического поля:

где расстояние d измерено в метрах. На частицу, обладающую электрическим зарядом , в этом поле действует сила

Единица измерения силы дж/м называется ньютоном (сокращенно н).

2. Напряжение между разомкнутыми зажимами генератора равно 115 в (рис. 1).
Определить потенциалы зажимов при: а) заземлении зажима «плюс»; б) заземлении зажима «минус».

Решение:
Электрическое напряжение U между зажимами «плюс» и «минус» генератора равно разности потенциалов этих зажимов: . В первом случае заземлен зажим «плюс», следовательно, . Подставив числовые значения, получим

откуда
Во втором случае заземлен зажим «минус», следовательно, . Подставив числовые значения, будем иметь

откуда

На основании решения задачи можно видеть, что определенной величиной является электрическое напряжение. Оно не изменяется при изменении потенциалов всех точек поля на одну и ту же величину одновременно. В то же время потенциалы в отдельных точках электрического поля могут изменяться в зависимости от заземления той или иной точки.

3. Определить необходимую толщину слоя слюды между пластинами плоского конденсатора, если его номинальное напряжение должно быть в 4 раза меньше пробивного напряжения . Пробивная напряженность слюды . Какой толщины потребуется электрокартон (для него ), если его применить вместо слюды?

Решение:
Пробивное напряжение

Принимая электрическое поле плоского конденсатора однородным, получим искомую толщину слоя слюды:

Так как пробивное напряжение равно 24 кв, то искомая толщина электрокартона

Отношение толщин связано с отношением напряженности следующим образом:

Вам понравится:  Кабели розетки распаечные коробки

Следовательно, необходимые толщины диэлектрика обратно пропорциональны пробивным напряженностям.

4. Конденсатор емкостью С=1 мкф присоединен к сети с постоянным напряжением U=220 в.
Определить электрический заряд пластины, соединенной с положительным полюсом сети. Каким был бы электрический заряд, если бы напряжение сети было вдвое меньше?

Решение:
Электрический заряд

где вследствие подстановки емкости С, измеренной в микрофарадах, электрический заряд измерен в микрокулонах.
Емкость С конденсатора — постоянная величина, если диэлектрические свойства изолятора между пластинами не зависят от напряжения U , приложенного к пластинам конденсатора. Такая электрическая емкость называется линейной .
Когда конденсатор с линейной емкостью присоединяется к сети, имеющей вдвое меньшее напряжение, электрический заряд будет также вдвое меньше:

Поэтому правильный выбор емкости конденсатора обеспечивает необходимой величины заряд в случае включения конденсатора на номинальное напряжение.

5. Плоский конденсатор имеет емкость С = 20 пф.
Какими следует выбрать толщину диэлектрика из стекла и площадь пластин, если конденсатор должен работать при номинальном напряжении , имея четырехкратный запас прочности?

Решение:
Пробивное напряжение при четырехкратном запасе прочности в 4 раза больше номинального напряжения:

Искомая толщина стекла

Из формулы емкости плоского конденсатора

определяем площадь пластины. В этой формуле величины измерены:

Подставим в нее числовые значения:

При меньших значениях и больших значениях d площадь пластины конденсатора должна быть больше.

6. Емкость конденсатора переменной емкости можно плавно изменять от 10 до 200 пф.
Какие границы изменения емкости можно получить, если присоединить к этому конденсатору такой же второй конденсатор?

Решение:
Присоединение второго конденсатора может быть последовательным и параллельным. Если второй конденсатор присоединен параллельно первому, то их эквивалентная емкость равна сумме емкостей отдельных конденсаторов.
Наибольшая емкость составит:

Если второй конденсатор присоединить последовательно к первому, то обратная величина эквивалентной емкости будет равна сумме величин, обратных емкостям отдельных конденсаторов. Поэтому наименьшая емкость определится так:

Таким образом, емкость изменяется от 5 до 400 пф.
Последовательное присоединение второго конденсатора уменьшило минимальную емкость, а параллельное присоединение второго конденсатора увеличило максимальную емкость.
При последовательном соединении двух одинаковых конденсаторов схему можно включать на напряжение в два раза большее, чем при параллельном соединении.

Источник

Напишите формулу закона Кулона.

F1=

Какое явление определяется с помощью закона Кулона?

Вам понравится:  Пантера slk 625 rs схема подключения

Ответ: силу взаимодействия между неподвижными электрическими зарядами.

Каковы формы проявления электромагнитного поля?

Ответ: действие на магнитную стрелку (её отклонение)

При каких условиях электрическое поле называют электростатическим?

Ответ: при условии, что поле создается неподвижными зарядами.

Что произойдет с силой взаимодействия между двумя зарядами если их из воздуха перенести в воду?

Ответ: уменьшиться в E раз.

1.1.6. Величина одного заряда 2 . 10 -5 Кл, другого -4 . 10 -4 Кл. Определить силу взаимодействия между ними, если они помещены в керосин (ε = 2) и находится на расстоянии 10 см друг от друга.

Дано: Решение:
q1=2×10 -5 Кл q2=-4×10 -4 Кл r=10см=0.1м ɛ=2 ф/м F1= F1= × =0,04×(-8×10 -7 )=-3,2×10 -7 H
Найти:
F — ?
Ответ: -3,2×10 -7 H

1.1.7. Определите силу взаимодействия между электрическими зарядами q1= 5 . 10 -4 Кл и q2 = 2 . 10 -5 Кл, находящимися в дистиллированной воде (ε =81) на расстоянии 5 см друг от друга.

Дано: Решение:
q2=2×10 -5 Кл q1=5×10 -4 Кл r=5см=0.05м ɛ=81 F1= F1= × =9,8×10 -4 × =4×10 -6 H
Найти:
F — ?
Ответ:: 4×10 -6 H

Выберите правильный ответ:

1.1.8. Два заряда, находящихся на расстоянии 10 см друг от друга, помещены в керосин (ε = 2). Как изменится сила взаимодействия этих зарядов в вакууме? Если взаимное расположение этих зарядов сохраняется.

a) увеличится в два раза;

c) уменьшится в два раза.

1.1.9. Расстояние между электрическими зарядами возросло в три раза. Как должны изменится величины зарядов q1и q2, чтобы сила взаимодействия между ними возросла в девять раз?

a) увеличиться в три раза;

b) уменьшиться в три раза;

c) увеличиться в девять раз.

Электрическое поле каких зарядов изображено на рисунке?

Ответ: одноименные заряды .

Потенциал и напряженность электрического поля

1.2.1. Сформулируйте определения:

Потенциал электрического поля –это отношение потенциальной энергии зарядов поля к этому заряду.

Напряжениеэто физическая величина, характеризующая работу электрическое поле по перемещению электрического заряда (разность потенциалов).

Напряженность электрического поля -это физическая величина определяемая силой с которой поле действует на единичный точечный заряд помещенный в эту точку.

В каких единицах измеряется электрический потенциал?

1.2.3. Как определить работу по переносу заряда из одной точки электрического поля в другую?Ответ: A=q(φ12)

1.2.4. Определите потенциал точки электрического поля, в которую из бесконечности внесен заряд q= 3 . 10 -6 Кл, если при этом силами поля совершена работа А = 6 . 10 -6 Дж.

Вам понравится:  Блок питания для светодиодных светильников схема подключения блока
Дано: Решение:
q= 3 . 10 -6 Кл 1.2.5. А = 6 . 10 -6 Дж. φ= =2B
Найти:
φ-?
Ответ: 2 B

1.2.5. Потенциал электрического поля в точке А составляет 60 В, а в точке Б – 7 В. Заряд q = 6 Кл перенесен из точки А в точку Б. Какая при этом совершена работа.

Дано: Решение:
q = 6 Кл φa=60B φб=7B А=q(φaб) A =6×(60-7)=318(Дж)
Найти:
A — ?
Ответ: 318(Дж)

1.2.6. Вычислите напряженность двух различных электрических полей, действующих на заряд q = 0,004 Кл с силами F1 = 0,018 Н и F2 = 0,012 Н.

Дано: Решение:
q = 0,004 Кл F1 = 0,018 Н 1.2.7. F2 = 0,012 Н E=
Найти: E1-? E2-?
Ответ: 4,5B/м; 3 B/м

Определите напряженность электрического поля плоского конденсатора, если расстояние между пластинами 2 мм, а напряжение 220 В.

Дано: Решение:
d=2мм=2×10 -3 м U=220 В E= E= =1,1×10 5 B/м
Найти:
E — ?
Ответ: 1,1×10 5 B/м

Электрическая емкость

От чего зависит емкость конденсатора?

Ответ: от геометрических размеров и диэлектрика

Как влияет диэлектрик на емкость конденсаторов?

Ответ: С увеличением диэлектрической проницаемости диэлектрика емкость увеличивается.

В каком случае необходимо применять последовательное соединение конденсаторов?

Ответ: если нужно уменьшить емкость конденсатор

1.3.4. Заполните таблицу.

0,0015 Ф 33 мкФ 0,047 мкФ 100 пФ 6,8 нФ 820 пФ
1500 мкФ 3,3×10 -5 Ф 47000 пФ 10 -4 мкФ 6800 пФ 0,82 нФ

Определите эквивалентную емкость соединения конденсаторов, схема которых приведена на рисунке, если все конденсаторы имеют емкость по 5 мкФ.

Дано: Решение:
С1=С2=С3=С4= =5 мкФ С1,2= C1,2= = 2,5 мкФ С3,4 = = 2,5 мкФ Сэкв = С1,23,4; Сэкв = 2,5+2,5=5мкФ
Найти:
Сэк — ?
Ответ: 5 мкФ

1.3.6. Конденсатор имеет две пластины. Площадь каждой пластины составляет 15 см 2 . Между пластинами помещен диэлектрик – слюда толщиной 0,02 см. Определите емкость этого конденсатора.

Дано: Решение:
E=7 S=15см 2 d=0,02см С = С = C= =9 пФ
Найти:
С — ?
Ответ: 9 пФ

Определите эквивалентную емкость конденсаторов, схема включения которых представлена на рисунке, если все конденсаторы имеют емкость по 10 мкФ.

Источник

Оцените статью
Частотные преобразователи