- Что такое свободный носитель заряда?
Это заряженная частица, которая может свободно перемещаться внутри тела. - Что можно сказать о напряжённости электростатического поля внутри проводника.
Напряжённость электростатического поля внутри проводника равна нулю (\vec{E}=0) (если в этом проводнике не происходит направленного движения зарядов). - Что можно сказать о потенциале электростатического поля внутри и на поверхности проводника.
Потенциал электростатического поля внутри проводника и на его поверхности одинаковый во всех точках (φ=const) (если в этом проводнике не происходит направленного движения зарядов). - Как направлено электростатическое поле на поверхности проводника?
На поверхности проводника электростатическое поле перпендикулярно его поверхности. - Что такое диэлектрическая проницаемость вещества.
Диэлектрическая проницаемость вещества — это коэффициент, показывающий во сколько раз напряжённость электрического поля внутри этого вещества оказывается меньше напряжённости внешнего электростатического поля. - Чему равна диэлектрическая проницаемость вакуума? Проиллюстрируйте ответ формулой.
Диэлектрическая проницаемость вакуума равна 1:
ε=1;
где ε~- диэлектрическая проницаемость вакуума. - Какой может быть диэлектрическая проницаемость в рамках ЕГЭ? Проиллюстрируйте ответ формулой.
Диэлектрическая проницаемость рамках ЕГЭ может быть не меньше единицы:
ε≥1;
где ε~- диэлектрическая проницаемость в рамках ЕГЭ. - Чему примерно равна диэлектрическая проницаемость воздуха? Как округляют диэлектрическую проницаемость воздуха на ЕГЭ? Проиллюстрируйте ответ формулой.
Диэлектрическая проницаемость воздуха примерно равна 1, на ЕГЭ диэлектрическую проницаемость воздуха округляют до единицы (кроме, конечно, случаев, когда из условия задачи понятно, что такого округления делать нельзя):
ε≈1;
где ε~- диэлектрическая проницаемость воздуха на ЕГЭ. - Изобразите плоский конденсатор и кратко опишите его работу.
Плоский конденсатор изображён на рис. 90.
Рис. 90. Плоский конденсатор.
Два параллелограмма изображают две плоские одинаковые параллельные пластины, выполненные из проводника.
S~- площадь одной поверхности одной пластины,
d~- расстояние между пластинами, пространство между пластинами (эти пластины иногда называют обкладками) заполнено диэлектриком.
При подключении плоского конденсатора к источнику напряжения его пластины заряжаются (становятся зарядами); причём их заряды равны по модулю и противоположны по знаку. При отключении конденсатора от источника напряжения пластины сохраняют приобретённый заряд долгое время. - Проиллюстрируйте формулой, что такое электроёмкость конденсатора.
C=\large \frac{q}{U};
где C~- электроёмкость конденсатора,
q~- заряд конденсатора (заряд первой пластины конденсатора (любую пластину конденсатора можно выбрать за первую)),
U~- напряжение между первой и второй пластинами этого конденсатора. - В чём измеряется электроёмкость в СИ?
Электроёмкость в СИ измеряется в фарадах: [Ф]. - Запишите две формулы выражающих электроёмкость плоского конденсатора через его параметры.
C=\large \frac{ε\cdot ε_0\cdot S}{d}\normalsize =ε\cdot C_0;
где C~- электроёмкость плоского конденсатора,
ε~- диэлектрическая проницаемость вещества, которым заполнено пространство между пластинами,
ε_0~- электрическая постоянная,
d~- расстояние между пластинами,
C_0~- электроёмкость, которую бы имел этот конденсатор, если бы между его обкладками было бы вещество с диэлектрической проницаемостью равной единице (например, воздух) или вакуум. - Что такое плоский воздушный конденсатор?
Плоский воздушный конденсатор — это плоский конденсатор, между обкладками которого находится воздух. - Что можно сказать об электрическом поле внутри плоского конденсатора? Сделайте рисунок.
Если пластины плоского конденсатора достаточно большие, а расстояние между ними достаточно (эти два «достаточно» означают, что чем лучше выполняются эти условия, то есть чем больше пластины конденсатора и чем меньше расстояние между ними, тем более однородное поле будет между пластинами) маленькое, то электрическое поле внутри плоского конденсатора можно считать однородным. Посмотрите на рис. 92.
Рис. 92. Электрическое поле внутри конденсатора.
Вертикальные отрезки — пластины плоского конденсатора,
минусы и плюсы обозначают заряд пластин (несколько штук их изображено, чтобы подчеркнуть, что пластины заряжены равномерно, то есть, что заряд равномерно распределён по пластинам),
горизонтальные линии со стрелочками налево — силовые линии электрического поля внутри конденсатора.1
Видно, что электрическое поле внутри конденсатора однородно и направлено от положительно заряженной пластины, к отрицательно заряженной. - Изобразите параллельное соединение конденсаторов и как его можно представить как один конденсатор.
Изобразим параллельное соединение конденсаторов, например, для трёх конденсаторов.
Посмотрите на рис. 93.
Рис. 93 Параллельное соединение конденсаторов.
Буквой U обозначен источник постоянного напряжения (Эта же буква означает напряжение, которое даёт этот источник), места, в которых он присоединяется к проводам, обозначены точками, подписанными знаками плюс и минус.
а) Другие две точки на схеме (точки \mathrm{A} и \mathrm{B} на данном рисунке), изображают пересечения проводов с соединением (то есть провода, проходящие через такую точку, контактируют друг с другом).
C_1, C_2~и~C_3~- электроёмкости первого, второго и третьего конденсаторов соответственно.
б) C~- электроёмкость конденсатора, ведущего себя так же, как соединение конденсаторов, изображённых на рис. 93-а (то есть если соединение конденсаторов, подключенных к точкам \mathrm{A} и \mathrm{B}, заменить на этот конденсатор, то ничего снаружи промежутка между точками \mathrm{A} и \mathrm{B} не изменится). - Запишите формулу для заряда параллельного соединения конденсаторов.
q=q_1+q_2+...+q_N;
где q~- заряд параллельного соединения конденсаторов (сумма зарядов правых (или левых) пластин конденсаторов входящих в это соединение); он же заряд конденсатора, которым можно представить это параллельное соединение конденсаторов (такое представление изображено на рис. 93-б).
q_i~- заряд i-го конденсатора из этого соединения (если мы выбираем, например, правые пластины конденсаторов для определения заряда их параллельного соединения, то их же выбираем за первые пластины каждого конденсатора для определения заряда каждого конденсатора по отдельности),
N~- количество конденсаторов в этом параллельном соединении. - Запишите формулу для напряжения на параллельном соединении конденсаторов.
U=U_1=U_2=⋯=U_N;
где U~- напряжение на параллельном соединении конденсаторов (напряжение между правыми (или левыми) и левыми (или правыми) пластинами конденсаторов входящих в это соединение); оно же напряжение на конденсаторе, которым можно представить это параллельное соединение конденсаторов (такое представление изображено на рис. 93-б).
U_i~- напряжение на i-ом конденсаторе из этого соединения (если мы выбираем, например, правые пластины конденсаторов для определения напряжения на их параллельном соединении, то их же выбираем за первые пластины каждого конденсатора для определения напряжения на каждом конденсаторе по отдельности),
N~- количество конденсаторов в этом параллельном соединении. - Запишите формулу для электроёмкости параллельного соединения конденсаторов.
C=C_1+C_2+⋯+C_N;
где C~- электроёмкость параллельного соединения конденсаторов (величина, определяемая по формуле C=\large \frac{q}{U}, где q~- заряд этого параллельного соединения, U~- напряжение на этом параллельном соединении (причём, конечно, при определении этих заряда и напряжения надо брать одни и те же пластины конденсаторов за первые. То есть, если U это напряжение между правыми и левыми пластинами конденсаторов, то q~- сумма зарядов правых пластин этих конденсаторов)); она же электроёмкость конденсатора, которым можно представить это параллельное соединение конденсаторов (такое представление изображено на рис. 93-б),
C_i~- электроёмкость i-го конденсатора из этого соединения,
N~- количество конденсаторов в этом параллельном соединении. - Изобразите последовательное соединение конденсаторов. И как его можно представить как один конденсатор.
Изобразим последовательное соединение конденсаторов, например, для трёх конденсаторов.
Посмотрите на рис. 94.
Рис. 94 Последовательное соединение конденсаторов.
Буквой U обозначен источник постоянного напряжения (Эта же буква означает напряжение, которое даёт этот источник), места, в которых он присоединяется к проводам, обозначены точками, подписанными знаками плюс и минус.
Точки \mathrm{A} и \mathrm{B} две различные точки на схеме.
а) C_1, C_2~и~C_3~- электроёмкости первого, второго и третьего конденсаторов соответственно.
б) C~- электроёмкость конденсатора, ведущего себя так же, как соединение конденсаторов, изображённых на рис. 94-а. - Запишите формулу для напряжения на последовательном соединении конденсаторов.
U=U_1+U_2+⋯+U_N;
где U~- напряжение на последовательном соединении конденсаторов, то есть напряжение между левой пластиной самого левого конденсатора и правой пластиной самого правого конденсатора (или напряжение между правой пластиной самого правого конденсатора и левой пластиной самого левого конденсатора); оно же напряжение на конденсаторе, которым можно представить это параллельное соединение конденсаторов (такое представление изображено на рис. 94-б),
U_i~- напряжение на i-ом конденсаторе из этого соединения (если мы выбираем, например, что напряжение на параллельном соединении конденсаторов это напряжение между левой пластиной самого левого конденсатора и правой пластиной самого правого конденсатора, то за первые пластины каждого конденсатора для определения напряжения на каждом конденсаторе по отдельности выбираем их левые пластины),
N~- количество конденсаторов в этом последовательном соединении. - Запишите формулу для заряда последовательного соединения конденсаторов.
q=q_1=q_2=⋯=q_N;
где q~- заряд последовательного соединения конденсаторов – заряд правой пластины самого правого конденсатора (или левой пластины самого левого конденсатора); он же заряд конденсатора, которым можно представить это последовательное соединение конденсаторов (такое представление изображено на рис. 94-б).
q_i~- заряд i-го конденсатора из этого соединения (если мы выбираем, например, правую пластину самого правого конденсатора для определения заряда их последовательного соединения, то правые же пластины выбираем за первые пластины каждого конденсатора для определения заряда каждого конденсатора по отдельности),
N~- количество конденсаторов в этом последовательном соединении. - Запишите формулу для электроёмкости последовательного соединения конденсаторов.
\large \frac{1}{C}\normalsize =\large \frac{1}{C_1}\normalsize +\large \frac{1}{C_2}\normalsize +⋯+\large \frac{1}{C_N};
где C~- электроёмкость последовательного соединения конденсаторов (величина, определяемая по формуле C=\large \frac{q}{U}, где q~- заряд этого последовательного соединения, U~- напряжение на этом последовательном соединении (причём, конечно, при определении этих заряда и напряжения надо брать одни и те же пластины конденсаторов за первые. То есть, если U это напряжение между левой пластиной самого левого конденсатора и правой пластиной самого правого конденсатора, то q~- заряд левой пластины самого левого конденсатора)), она же электроёмкость конденсатора, которым можно представить это последовательное соединение конденсаторов (такое представление изображено на рис. 94-б).
C_i~- электроёмкость i-го конденсатора из этого соединения,
N~- количество конденсаторов в этом последовательном соединении. - Запишите три формулы для энергии конденсатора.
W_C=\large \frac{q\cdot U}{2}\normalsize =\large \frac{C\cdot U^2}{2}\normalsize =\large \frac{q^2}{2\cdot C};
где W_C~- потенциальная энергия конденсатора,
q~- заряд этого конденсатора,
U~- напряжение на этом конденсаторе (причём, конечно, при определении этих заряда и напряжения надо брать одну и ту же пластину этого конденсатора за первую),
C~- электроёмкость этого конденсатора.
Сноски:
- Естественно, эта изображённая картина, только примерно отражает реальную, как и почти всегда, если не всегда в физике.