Какие заряды будут возникать на каждой стороне другой пластины, если одной из двух параллельных металлических пластин

Какие заряды будут возникать на каждой стороне другой пластины, если одной из двух параллельных металлических пластин, расположенных на небольшом расстоянии друг от друга, сообщают заряд q=4нкл? Какой будет напряженность поля между пластинами?
Звездопад

Звездопад

Для решения этой задачи мы можем использовать законы электростатики. Пусть первая пластина имеет заряд \(Q_1\), а вторая пластина имеет заряд \(Q_2\).

Из задачи следует, что заряд, сообщенный пластинам, равен \(q = 4 \, \text{нКл}\). Поскольку заряд сохраняется, то сумма зарядов на обеих пластинах должна быть равна \(q\):
\[Q_1 + Q_2 = q\]

Также известно, что пластины расположены на небольшом расстоянии друг от друга. При этом, между пластинами формируется электрическое поле. Напряженность этого поля можно определить с помощью формулы:
\[E = \frac{F}{q_0}\]

где \(E\) - напряженность поля, \(F\) - сила между пластинами, \(q_0\) - заряд точечного испытательного тела, помещенного в поле.

В нашем случае можем положить \(q_0 = 1 \, \text{Кл}\), так как это удобно для расчетов. Тогда сила, действующая на испытательное тело будет равна:
\[F = q_0 \cdot E\]

Теперь, чтобы найти заряды на каждой стороне пластин, нам необходимо использовать формулу для емкости плоского конденсатора:
\[C = \frac{q}{U}\]

где \(C\) - емкость конденсатора, \(q\) - заряд, \(U\) - напряжение между пластинами.

Емкость плоского конденсатора определяется формулой:
\[C = \frac{\varepsilon_0 \cdot S}{d}\]

где \(\varepsilon_0\) - электрическая постоянная, \(S\) - площадь пластин, \(d\) - расстояние между пластинами.

Теперь мы можем решить задачу.

Используя формулу для емкости конденсатора, можем выразить напряжение между пластинами:
\[U = \frac{q}{C}\]
\[U = \frac{q}{\frac{\varepsilon_0 \cdot S}{d}}\]
\[U = \frac{q \cdot d}{\varepsilon_0 \cdot S}\]

Теперь подставим это значение в формулу для силы, чтобы найти напряженность поля:
\[F = q_0 \cdot E\]
\[F = q_0 \cdot \frac{U}{d}\]
\[F = q_0 \cdot \frac{q \cdot d}{\varepsilon_0 \cdot S \cdot d}\]
\[F = \frac{q_0 \cdot q}{\varepsilon_0 \cdot S}\]

Окончательно, выразим напряженность поля:
\[E = \frac{F}{q_0}\]
\[E = \frac{\frac{q_0 \cdot q}{\varepsilon_0 \cdot S}}{q_0}\]
\[E = \frac{q}{\varepsilon_0 \cdot S}\]

Таким образом, напряженность поля между пластинами будет равна \(\frac{q}{\varepsilon_0 \cdot S}\).

Чтобы найти заряды на каждой стороне пластин, мы можем использовать соотношение:
\(Q_1 + Q_2 = q\)

Так как пластины параллельны, поле между ними однородное, а значит, заряды на каждой стороне пластины будут одинаковыми. Поэтому можно сказать, что \(Q_1 = Q_2 = \frac{q}{2}\).

Итак, заряды на каждой стороне пластин будут равны \(\frac{q}{2}\), а напряженность поля между пластинами будет равна \(\frac{q}{\varepsilon_0 \cdot S}\).
Знаешь ответ?
Задать вопрос
Привет!
hello