2019-12-17
В пространство между пластинами незаряженного плоского конденсатора вносится металлическая пластина, имеющая заряд $Q$. Между пластиной и обкладками конденсатора при этом остаются зазоры $l_{1}$ и $l_{2}$. Площади всех пластин одинаковы и равны $S$. Определить разность потенциалов между обкладками конденсатора.
Решение:
Так как конденсатор не заряжен, его обкладки не участвуют в создании электрического поля. Поэтому поле внутри конденсатора создастся только внесенной заряженной пластиной.
Будем считать, что линейные размеры пластины много больше ее толщины и толщин зазоров $l_{1}$ и $l_{2}$. Это означает, что электрическое поле - однородно. Его напряженность направлена от пластины, если $Q > 0$ (рис.), и к ней при $Q < 0$. По абсолютной величине напряженности $\vec{E}_{1}$ и $\vec{E}_{2}$ в зазорах $l_{1}$ и $l_{2}$ одинаковы:
$| \vec{E}_{1} | = | \vec{E}_{2} | = \frac{|Q|}{2 \epsilon_{0}S }$.
Разность потенциалов между обкладками конденсатора равна работе, совершаемой электрическим полем, по перемещению единичного положительного заряда с одной обкладки на другую:
$U_{12} = - | \vec{E}_{1} | l_{1} + | \vec{E}_{2} | l_{2} = \frac{|Q|}{ 2 \epsilon_{0}S } (l_{2} - l_{1} )$.