Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 10400
2019-05-11 
Два плоских конденсатора АВ и CD изготовлены из одинаковых тонких металлических пластин, но расстояние между пластинами разное: 5 мм для конденсатора АВ и 2 мм для CD. Конденсатор АВ имеет емкость 20 пФ. Пластины A и С заряжены положительно, а пластины В и D отрицательно, величина заряда равна 1 нКл. Каковы будут разности потенциалов $U_{AB}$ и $U_{CD}$ после того, как конденсатор CD расположили симметрично внутри конденсатора АВ? Что изменится, если симметрия будет нарушена?
Решение:
Пока пары пластин АВ и CD находятся отдельно друг от друга, напряжение на конденсаторе АВ равно $U_{AB} = 1 нКл/20 пФ = 50 В$. Напряжение на конденсаторе CD равно 2/5 от напряжения $U_{AB}$ (так как расстояние между пластинами CD меньше расстояния между пластинами АВ в 2/5 раза), т.е. $U_{CD} = 20 В$. Напряженности электрического поля внутри обеих пар пластин одинаковы.
При внесении пластин CD внутрь пластин АВ заряды на пластинах измениться не могут. Напряженность электрического поля внутри конденсатора CD увеличится в два раза за счет поля конденсатора АВ. Значит, напряжение между пластинами CD увеличится в два раза и станет равным 40 В.
В зазоре между пластинами АС и DB (рис.) напряженность электрического поля останется прежней. Поэтому независимо от $x$ суммарное напряжение в зазоре будет равно 30 В.
Итого, разность потенциалов между пластинами АВ будет равна
40 В + 30 В = 70 В.
Два плоских конденсатора АВ и CD изготовлены из одинаковых тонких металлических пластин, но расстояние между пластинами разное: 5 мм для конденсатора АВ и 2 мм для CD. Конденсатор АВ имеет емкость 20 пФ. Пластины A и С заряжены положительно, а пластины В и D отрицательно, величина заряда равна 1 нКл. Каковы будут разности потенциалов $U_{AB}$ и $U_{CD}$ после того, как конденсатор CD расположили симметрично внутри конденсатора АВ? Что изменится, если симметрия будет нарушена?
Решение:
Пока пары пластин АВ и CD находятся отдельно друг от друга, напряжение на конденсаторе АВ равно $U_{AB} = 1 нКл/20 пФ = 50 В$. Напряжение на конденсаторе CD равно 2/5 от напряжения $U_{AB}$ (так как расстояние между пластинами CD меньше расстояния между пластинами АВ в 2/5 раза), т.е. $U_{CD} = 20 В$. Напряженности электрического поля внутри обеих пар пластин одинаковы.
При внесении пластин CD внутрь пластин АВ заряды на пластинах измениться не могут. Напряженность электрического поля внутри конденсатора CD увеличится в два раза за счет поля конденсатора АВ. Значит, напряжение между пластинами CD увеличится в два раза и станет равным 40 В.
В зазоре между пластинами АС и DB (рис.) напряженность электрического поля останется прежней. Поэтому независимо от $x$ суммарное напряжение в зазоре будет равно 30 В.
Итого, разность потенциалов между пластинами АВ будет равна
40 В + 30 В = 70 В.
