2019-12-12
Большая тонкая проводящая пластина площади $S$ и толщины $d$ помещена в однородное электрическое поле $\vec{E}$, перпендикулярное пластине. Какие количество тепла выделится в проводнике, если поле выключить?
Решение:
При внесении проводящей пластины в электрическое поле под действием этого поля происходит перераспределение свободных зарядов в пластине. На противоположных сторонах пластины, перпендикулярных направлению внешнего поля, скапливаются заряды противоположных знаков. Внутри пластины напряженность поля равна нулю. Это означает, что свободные заряды, распределенные по поверхности пластины, создают поле, напряженность которого внутри пластины рав на $- \vec{E}$, а вне пластины равна нулю.
Сразу после исчезновения внешнего поля внутри пластины остается только поле поверхностных зарядов, которое обладает энергией
$W = \frac{E^{2}}{2} \epsilon_{0}Sd$.
Под действием этого поля происходит "обратное" перераспределение зарядов по всему объему пластины. При этом вся энергия электрического поля выделится в виде тепла:
$Q = \frac{E^{2} }{2} \epsilon_{0} Sd$.