Energia kondensatora. 8.07

Sławomir Jemielity, 2012-06-16, poziom: średni
0:0
Z jaką siłą przyciągają się okładki płaskiego kondensatora próżniowego o powierzchni okładki i odległości między okładkami , naładowanego ładunkiem



1. krok rozwiązania

Rozwiążę to zadanie na dwa sposoby.
Sposób I
Między okładkami kondensatora panuje pole elektryczne o natężeniu , gdzie powierzchniowa gęstość ładunku.
Jeżeli chcemy obliczyć siłę działającą na umieszczony w polu ładunek (na przykład ładunek okładki kondensatora) mnożymy tenże ładunek przez natężenie pola.



Bardzo proste, prawda?

2. krok rozwiązania

Sposób II
Weźmy kondensator, w którym odległość okładek wynosi Podziałajmy na jedną z okładek siłą taką, by zrównoważyła ich siłę przyciągania i rozsuńmy okładki do odległości Wymaga to wykonania pracy.


Praca ta jest równa iloczynowi siły i przesunięcia

3. krok rozwiązania

Jednocześnie praca jest równa przyrostowi energii kondensatora. By uniknąć sytuacji, w której część pracy jest tracona na doładowanie źródła prądu, będziemy rozważać kondensator odłączony od źródła prądu, zatem taki, w którym ładunek jest stały.





Porównajmy pracę obliczona na dwa sposoby (w końcu to ta sama praca).

Stąd

4. krok rozwiązania

I spotkała nas przykra niespodzianka! Wyszło co innego! Jedno z tych rozwiązań musi być fałszywe. Wasze zadanie polega na tym, by wybrać poprawne rozwiązanie i uzasadnić, dlaczego to drugie jest błędne. Jeśli to Ci się nie uda możesz sprawdzić rozwiązanie.

5. krok rozwiązania

Dobry jest II sposób rozwiązania zadania.
Dlaczego pierwszy jest zły? Jak liczymy siłę działającą na ładunek umieszczony w polu o natężeniu

Pole jest wytworzone przez jakiś inny ładunek. W zadaniu pomnożyliśmy ładunek płyty przez natężenie pola obu płyt, a więc i pole tej płyty na którą działa siła. To tak jakby ładunek tej płyty nie tylko podlegał sile z zewnątrz, ale i sam na siebie siłą działał. Rozwiązanie da się poprawić. Jeśli pomnożymy ładunek płyty przez natężenie pola wytworzonego przez tylko drugą płytę, czyli

to wyjdzie dobrze.

Podobne Następny

Nie jesteś zalogowany!

Inne materiały z tej kategorii

KURSY

Nie znaleziono żadnych materiałów.

TESTY

Nie znaleziono żadnych materiałów.

FILMY

Nie znaleziono żadnych materiałów.


Autorem "Energia kondensatora. 8.07" jest Sławomir Jemielity.
Zabrania się kopiowania, rozpowszechniania i udostępniania materiałów zawartych w Serwisie.

Serwis SOFIZMAT nie odpowiada za treść umieszczanych materiałów, grafik, komentarzy oraz wszelkich innych wpisów pochodzących od użytkowników serwisu.

Korzystanie z witryny www.SOFIZMAT.pl oznacza zgodę na wykorzystywanie
plików cookie, z których niektóre mogą być już zapisane w folderze przeglądarki.