Три пластины и ключ
6/10Три одинаковые пластины расположены параллельно друг другу, как показано на рисунке. Пластины 1 и 2 не заряжены, а пластина 3 заряжена положительным зарядом \(q_3 = 2{,}0\cdot 10^{-7}\) Кл. К пластинам 1 и 2 присоединён через незамкнутый ключ К источник ЭДС \(\mathcal{E} = 200\) В. Какое количество тепла выделится при замыкании ключа К? Принять диэлектрическую проницаемость среды равной \(1\). Величина площади каждой пластины \(S = 0{,}08\) м\(^2\), \(d = 1\) мм. Поле заряженных пластин считать однородным. Принять \(\varepsilon_0 = \dfrac{10^{-9}}{36\pi}\) Ф/м. Ответ укажите в мкДж, округлив до целых.
▶Показать разборСкрыть разбор
ПодсказкаЭнергия, выделившаяся в виде тепла, — это работа источника минус изменение энергии электрического поля. Найдите заряд, который переносит источник при замыкании ключа.
Ответ\(Q \approx 34\) мкДж.
РешениеНапряжение между пластинами 1 и 2 равно \(\mathcal{E}\). Заряды пластин 1 и 2 при замыкании ключа меняются так, что через источник проходит заряд \(\Delta q = \dfrac{\varepsilon_0 S\mathcal{E}}{d} + \dfrac{q_3}{2} \approx 2{,}41\cdot 10^{-7}\) Кл. Работа источника \(A = \mathcal{E}\,\Delta q \approx 48\) мкДж. Энергия электрического поля между пластинами \(W = \dfrac{\varepsilon_0 S\mathcal{E}^2}{2d} \approx 14\) мкДж. По закону сохранения энергии \(Q = A - W \approx 34\) мкДж.
Похожие задачи
- Что такое конденсатор Савченко, №6.4.1
- Масштаб плоского конденсатора Савченко, №6.4.2
- Формула плоского конденсатора Савченко, №6.4.3
- Металлическая пластина в зазоре Савченко, №6.4.4
- Сферический конденсатор Савченко, №6.4.5
- Слой в сферическом конденсаторе Савченко, №6.4.6