- afla cum izolatorul asupra caracteristicilor de bază ale câmpului electric;
- ia în considerare câteva exemple metode de rezolvare a problemelor care necesită înregistrarea efectului dielectrice a unui câmp electric.
În timpul lecțiilor trebuie să ia în considerare o serie de probleme de calitate și apoi rezolvarea unor sarcini de calcul cu creșterea complexității.
Înainte de a începe sarcina, aveți nevoie pentru a discuta despre ceea ce este fenomenul de polarizare dielectrică și modul în care acest lucru afectează performanța câmpului electrostatic în materie, care sunt diferențele în fenomenul de inducție electrostatică într-un conductor și un dielectric, ce sens fizic face dielectric constant.
1. metal încărcate înconjurat de un mingii strat dielectric sferic gros. Desenați o imagine a liniilor de forță în interiorul și în afara dielectric. Se specifică determină modificări în domeniul electric la dielectric interfață.
2. sarcini punctiforme pozitive și negative sunt atrași unul de celălalt cu o forță F. Cum va această forță, în cazul în care mingea este plasat între acuzațiile de dielectric?
3. plăci plane condensator, care sunt mari în comparație cu distanța dintre ele este conectat la o sursă de tensiune de curent continuu. în cazul în care intensitatea câmpului electric în schimbarea condensator în cazul în care umple spațiul dintre plăcile de un dielectric?
4. minge de metal electrificate a scăzut la partea de jos a tubului de sticlă și se usucă-l și pune-l la electroscopului. Fie că lasă electroscop sunt divergente?
5. aer plat după condensator de încărcare este deconectat de la sursa de tensiune și cufundat în kerosen. Cum va energia stocată în condensator?
Exemple de soluții de probleme de decontare
Problema 1. Spațiul dintre plăcile condensatorului este umplut cu două straturi de izolatori. Sticla Grosimea stratului de d1 = 1 cm grosime și un strat de d2 parafină = 2 cm Diferența de potențial între electrozi egal cu 3000 V. Se determină intensitatea câmpului electromagnetic și potențiala picătură în fiecare dintre straturi. Permitivitatea sticla 1 = 7 2 = 2 parafină.
Fiecare dielectric câmpuri electrice sunt uniforme. Intensitatea câmpului electromagnetic în fiecare strat este conectat cu o intensitate a câmpului în absența relațiilor dielectrice
Noi folosim diferența de potențial de obligațiuni de intensitate de câmp electric uniform:
Rezolvarea (1) și (2), obținem:
Problema 2. dielectrică plat umplut condensator, iar placa sa depus anumită diferență de potențial. Energia sa în timp ce W = 10 februarie -5 J. După condensatorul a fost deconectat de la sursa de tensiune, izolatorul îndepărtat din condensator. Lucrarea pe care era necesar să se efectueze împotriva forțelor câmpului electric, pentru a elimina izolator este egală cu A = 10 iulie -5 J. Găsiți permitivitatea dielectric.
Notăm C1 capacitate electrică, dielectric umplut, și prin capacitatea electrică a condensatorului C2, dielectric neumplute. C1 și C2 sunt legate de C1 = C2. Deoarece condensatorul este deconectat de la sursa, taxa pe plăcile sale nu se schimbă, așa
Din aceasta obținem U2 = U1. în cazul în care U2 - diferența de potențial între plăcile condensatorului goale, U1 - diferență de potențial între plăcile condensatorului, umplut cu un dielectric.
umplut-Energie condensator este egal cu
Pe de altă parte,
Substituind ultima W2 expresie. obținem:
Problema 3. Găsiți un conductor sferic de capacitate raza r. înconjurat de un strat dielectric concentrică adiacent cu o rază R și permitivitatea exterior.
Capacitatea conductorului de raportul de încărcare q. a raportat conductorul la potențialul său:
Potențialul de la suprafața unei sfere cu o sarcină q. înconjurat de un strat dielectric, este suma de lucrări privind transferul de unitate de sarcină pozitivă de pe suprafața conductorului pe suprafața exterioară a dielectric și suprafața exterioară a dielectric la infinit
Substituind valoarea găsită în expresia pentru capacitatea potențială, obținem:
Din această relație se vede că un conductor electric izolat capacitate depinde de forma, dimensiunea și proprietățile dielectrice ale mediului în care este scufundat.
Sarcini de muncă independentă
1. Două suspendate pe incriminați mingii fire de lungime egală, cufundat în kerosen. Care ar trebui să fie densitatea materialului bilele la unghiul de divergență a filamentelor în aer și a kerosenului a fost la fel? bile de masă egale. Permitivitate de kerosen, densitatea de kerosen 0 = 800 kg / m3.
2. Metal încărcate minge de rază R amplasat în centrul cochilii sferice dielectrice, razele interioare și exterioare, care sunt, respectiv egale cu R2 și R3. și constanta dielectrică relativă. Ball taxa este q. shell nu este încărcat. Se obține o expresie pentru dependența intensității câmpului de distanța r de centrul bilei și complot dependența E (r).
3. Localizați forța de tensionare a firului F. conectarea bile identice cu raza r și m fiecare masă, centrul care sunt identice sarcină q. Unul dintre bile este pe jumătate scufundat, care plutește la suprafața lichidului cu densitatea și constanta dielectrică a doua minge agățat pe un fir în interiorul lichidului (Fig. 1), distanța dintre centrele bilelor L.
4. Cât timp se va schimba câmpul de energie al unui condensator încărcat, în cazul în care spațiul dintre plăcile unui condensator umplut cu un dielectrica? Luați în considerare cazul:
1) condensator este deconectat de la sursa de tensiune;
2) condensator este conectat la o sursă de tensiune de CC.
Răspuns explica folosind legea de conservare a energiei.
Răspuns: 1) scad în timp; 2) crește în timp.
5. Două condensator identice conectate în serie și conectate la o sursă de forță electromotoare. De câte ori se va schimba diferența de potențial într-unul dintre condensatori, în cazul în care celălalt cufundat într-un lichid cu o constantă dielectrică = 2?
6. capacitor aer plat este încărcat până la diferența de potențial U = 60 V și deconectat de la sursa de forță electromotoare. După aceea, în interiorul condensatorului aproape de unul dintre electrozi se introduce o placă dintr-un dielectric cu o constantă dielectrică = 2. Grosimea plăcii este mai mică decât dublul diferenței dintre plăcile condensatorului. Care este potențialul U0 diferența dintre plăcile condensatorului după administrare dielectric?
7. Placă de sticlă umple complet spațiul dintre plăcile unui condensator plan, a cărui capacitate electrică în absența plăcii de C = 2 microfarazi. Condensatorul încărcat de la o sursă de tensiune la forța electromotoare = 1000, apoi deconectat de la ea. Găsiți lucrul mecanic care trebuie să fie comise împotriva forțelor electrice, pentru a îndepărta placa de condensator. Constanta dielectrică a acestui grad de sticlă = 2.
8. Condensatorul placa este umplut cu o constantă dielectrică de care depinde de tensiunea de U pe condensator conform legii. în cazul în care. In paralel cu aceasta, condensator neliniar, care este încărcat inițial, condensatorul este conectat este aceeași, dar fără dielectric, care este încărcat la o tensiune U0 = 156 V. Se determină tensiunea U. se stabilește între plăcile condensatoarelor după finalizarea tranzitorii.