Какова разность потенциалов между двумя параллельно заряженными плоскостями с поверхностными плотностями заряда 2·10-6 Кл/м2 и -3·10-6 Кл/м2, находящимися на расстоянии 0,5см друг от друга? Также, пожалуйста, изобразите график изменения напряженности вдоль прямой, перпендикулярной к пластинам. Известно, что σ1=2·10-6 Кл/м2, σ2=-3·10-6 Кл/м2 и l=0,5 см=0,5·10-2.
Муравей_2597
Для нахождения разности потенциалов между двумя параллельными заряженными плоскостями с поверхностными плотностями заряда \(\sigma_1\) и \(\sigma_2\) на расстоянии \(l\) друг от друга, мы можем использовать формулу \[V = \frac{{\sigma_2 - \sigma_1}}{{2 \cdot \varepsilon_0}} \cdot l,\] где \(V\) - разность потенциалов, \(\varepsilon_0\) - электрическая постоянная, равная \(8.85 \times 10^{-12}\) Кл\(^2\)/Нм\(^2\).
Подставляя значения из задачи, получаем:
\[\begin{align*}
V &= \frac{{-3 \times 10^{-6} - 2 \times 10^{-6}}}{{2 \cdot 8.85 \times 10^{-12}}} \cdot (0.5 \times 10^{-2})\\
&= \frac{{-5 \times 10^{-6}}}{{17.7 \times 10^{-12}}} \cdot (0.5 \times 10^{-2})\\
&\approx -14.1 \, \text{В}.
\end{align*}\]
Таким образом, разность потенциалов между плоскостями составляет приблизительно -14.1 В.
Чтобы построить график изменения напряженности \(\vec{E}\) вдоль прямой, перпендикулярной к плоскостям, мы знаем, что напряженность электрического поля на расстоянии \(d\) от однообразно заряженной плоскости равна \[\vec{E} = \frac{{\sigma}}{{2 \cdot \varepsilon_0}} \cdot \hat{n},\] где \(\hat{n}\) - единичный вектор, перпендикулярный к плоскости и направленный от плоскости с зарядом большего модуля к плоскости с зарядом меньшего модуля.
Так как у нас есть две плоскости с разными плотностями заряда, то нам нужно разделить график на два разных участка - один для плоскости с положительным зарядом (\(\sigma_1 = 2 \times 10^{-6} \, \text{Кл/м}^2\)), и второй для плоскости с отрицательным зарядом (\(\sigma_2 = -3 \times 10^{-6} \, \text{Кл/м}^2\)).
Для участка с плоскостью, имеющей положительный заряд (\(\sigma_1 = 2 \times 10^{-6} \, \text{Кл/м}^2\)), напряженность электрического поля будет направлена вперед, в положительном направлении. На графике это можно изобразить в виде растущей прямой линии, начиная с нуля в точке пересечения с осью \(y\) и положительным значением на каждом \(x\).
Для участка с плоскостью, имеющей отрицательный заряд (\(\sigma_2 = -3 \times 10^{-6} \, \text{Кл/м}^2\)), напряженность электрического поля будет направлена назад, в отрицательном направлении. На графике это можно изобразить в виде убывающей прямой линии, начиная с нуля в точке второго пересечения с осью \(y\) и имеющей отрицательное значение на каждом \(x\).
Объединяя оба участка, мы получим график изменения напряженности \(\vec{E}\) вдоль прямой, перпендикулярной к плоскостям.
[NB: К сожалению, не могу предоставить график здесь, но вы можете нарисовать его, следуя описанию.]
Надеюсь, это помогло! Если у вас есть еще вопросы, не стесняйтесь задавать их.
Подставляя значения из задачи, получаем:
\[\begin{align*}
V &= \frac{{-3 \times 10^{-6} - 2 \times 10^{-6}}}{{2 \cdot 8.85 \times 10^{-12}}} \cdot (0.5 \times 10^{-2})\\
&= \frac{{-5 \times 10^{-6}}}{{17.7 \times 10^{-12}}} \cdot (0.5 \times 10^{-2})\\
&\approx -14.1 \, \text{В}.
\end{align*}\]
Таким образом, разность потенциалов между плоскостями составляет приблизительно -14.1 В.
Чтобы построить график изменения напряженности \(\vec{E}\) вдоль прямой, перпендикулярной к плоскостям, мы знаем, что напряженность электрического поля на расстоянии \(d\) от однообразно заряженной плоскости равна \[\vec{E} = \frac{{\sigma}}{{2 \cdot \varepsilon_0}} \cdot \hat{n},\] где \(\hat{n}\) - единичный вектор, перпендикулярный к плоскости и направленный от плоскости с зарядом большего модуля к плоскости с зарядом меньшего модуля.
Так как у нас есть две плоскости с разными плотностями заряда, то нам нужно разделить график на два разных участка - один для плоскости с положительным зарядом (\(\sigma_1 = 2 \times 10^{-6} \, \text{Кл/м}^2\)), и второй для плоскости с отрицательным зарядом (\(\sigma_2 = -3 \times 10^{-6} \, \text{Кл/м}^2\)).
Для участка с плоскостью, имеющей положительный заряд (\(\sigma_1 = 2 \times 10^{-6} \, \text{Кл/м}^2\)), напряженность электрического поля будет направлена вперед, в положительном направлении. На графике это можно изобразить в виде растущей прямой линии, начиная с нуля в точке пересечения с осью \(y\) и положительным значением на каждом \(x\).
Для участка с плоскостью, имеющей отрицательный заряд (\(\sigma_2 = -3 \times 10^{-6} \, \text{Кл/м}^2\)), напряженность электрического поля будет направлена назад, в отрицательном направлении. На графике это можно изобразить в виде убывающей прямой линии, начиная с нуля в точке второго пересечения с осью \(y\) и имеющей отрицательное значение на каждом \(x\).
Объединяя оба участка, мы получим график изменения напряженности \(\vec{E}\) вдоль прямой, перпендикулярной к плоскостям.
[NB: К сожалению, не могу предоставить график здесь, но вы можете нарисовать его, следуя описанию.]
Надеюсь, это помогло! Если у вас есть еще вопросы, не стесняйтесь задавать их.
Знаешь ответ?