На пластинах плоского воздушного конденсатора равномерно распределен заряд  поверхностной плотностью 0,2мкКл/м°. Расстояние между пластинами 1мм. Затем расстояние между пластинами увеличили до 3 мм. и пространство между пластинами заполнили  диэлектриком с диэлектрической проницаемостью є = 2. Как изменится (увеличится или  уменьшится. и на сколько напряженность поля и разность потенциалов между пластинами?
от

1 Ответ

Дано:

Поверхностная плотность заряда: σ = 0,2 мкКл/м²
Начальное расстояние между пластинами: d_1 = 1 мм = 0,001 м
Конечное расстояние между пластинами: d_2 = 3 мм = 0,003 м
Диэлектрическая проницаемость диэлектрика: ε = 2
Найти:

Изменение напряженности поля: ΔE
Изменение разности потенциалов: ΔU
Решение:

Напряженность поля

Напряженность электрического поля в плоском конденсаторе определяется как:

E = σ / ε

Разность потенциалов

Разность потенциалов между пластинами конденсатора определяется как:

U = E * d

Изменение напряженности поля

После заполнения пространства между пластинами диэлектриком напряженность поля уменьшится в ε раз:

ΔE = E_2 - E_1 = (σ / ε_2) - (σ / ε_1) = σ * (1 - 1/ε)

Подставив значения, получим:

ΔE = 0,2 мкКл/м² * (1 - 1/2) = 0,1 мкКл/м²

Изменение разности потенциалов

После увеличения расстояния между пластинами и заполнения пространства диэлектриком разность потенциалов увеличится в ε раз:

ΔU = U_2 - U_1 = E_2 * d_2 - E_1 * d_1

Подставив выражение для изменения напряженности поля и значения d_1 и d_2, получим:

ΔU = (0,1 мкКл/м²) * 0,003 м - (0,2 мкКл/м²) * 0,001 м = 0,1 мкВ

Ответ:

Напряженность поля уменьшится на 0,1 мкКл/м².
Разность потенциалов увеличится на 0,1 мкВ.
от