Тема . Электродинамика. Электростатика

.04 Закон Кулона

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела электродинамика. электростатика
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#48482

Между двумя неподвижными плоскопараллельными незаряженными пластинами 1 и 2, закороченными через резистор сопротивлением R  , помещают аналогичную проводящую пластину 3 с положительным зарядом q  на расстоянии a  от пластины 2 (a < d∕2  , где d  – расстояние между пластинами 1 и 2). После установления равновесного состояния пластину 3 быстро перемещают в симметричное положение (на расстояние a  от пластины 1). Полагая, что за время перемещения пластины 3 заряд на пластинах 1 и 2 не успевает измениться, определить:
1) величину и направление тока через резистор R  сразу после перемещения пластины 3;
2) количество теплоты, выделившееся на резисторе после перемещения пластины.
Площадь каждой пластины S  , расстояние между пластинами мало по сравнению с линейными размерами пластин.

PIC

Показать ответ и решение

Обозначим величину напряженности электрического поля, создаваемого пластиной 3, через E0   , а через E1   - величину напряженности поля пластин 1 и 2. Запишем условие эквипотенциальности пластин 1 и 2 до перемещения пластины 3: E (d − 2a) − E  d = 0
 0             1  . Откуда E  =  E (1 − 2a∕d )
  1    0  .

После перемещения пластины 3 между пластинами 1 и 2 возникает разность потенциалов

U   =  E d + E  (d − a ) − E a = 2E  (d − 2a)
  12    1      0           0       0

В последнем равенстве была использована связь между E1   и E0   . Поскольку E0 = q∕2 𝜀0S  , то U   = q (d − 2a )∕(𝜀 S)
  12               0  . Возникшая разность потенциалов U
 12   приведет к появлению тока через резистор

R :   I = U  ∕R =  q(d − 2a)∕(𝜀 SR )
           12                  0

Ток будет направлен от пластины 1 к 2.

После перемещения пластины 3 будет происходить перезарядка пластин 1 и 2 до тех пор, пока они не станут снова эквипотенциальными. За это время в резисторе будет происходить выделение тепла. Поскольку начальная (до перемещения) и конечная энергии электрического поля системы трех пластин равны, то суммарное количество тепла, выделившегося на резисторе, будет равно работе, совершенной при перемещении пластины 3:

                        (        )2     2   (       )2
Q = qE1 (d − 2a) = qE0d   1 − 2a-   = -q-d-  1 − 2a-
                               d      2𝜀0S        d
Ответ:

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!