Заземление плоских пластин

Задача 14.1. Две бесконечные плоские проводящие пластины находятся на расстоянии а и b по обе стороны от третьей (рис. 14.1). Средняя пластина заряжена с поверхностной плотностью заряда s > 0, а крайние – не заряжены. Найти поверхностную плотность заряда на крайних пластинах после того, как обе они будут заземлены. Нарисовать картину силовых линий до и после заземления.

 

s а b Решение. После заземления крайние пластины приобретут отрицательный заряд, а их потенциалы будут равны нулю. Равенство нулю потенциалов будет означать, что электрического поля слева от пластины 1 и справа от пластины 2 не будет, так как работа по перемещению единичного положительного заряда с каждой из этих пластин на бесконечность теперь равна нулю.
s1 = ? s2 = ?
 

Применим теорему Гаусса: мысленно возьмем цилиндр (рис. 14.2) и рассчитаем поток через него:

,

так как Е = 0, то

s1 + s2 + s = 0. (1)

Пусть потенциал средней пластины равен j0, тогда работа по перемещению пробного заряда q со средней пластины на пластины 1 и 2 будет одинакова и равна

А = q(j0 – 0) = q E1a = qE2b.

Отсюда

Е1а = Е2b. (2)

Заметим, что из равенства (2) следует, что чем меньше промежуток между пластинами, тем больше там напряженность поля.

Вычислим значения Е1 и Е2 как суперпозиции полей зарядов всех трех пластин:

, .

Подставляя эти значения в (2), получим

Þ

(s + s2 – s1)а = (s + s1 – s2)b.

Мы получили систему двух уравнений с двумя неизвестными s1 и s2:

Решив ее, получим

Картины силовых линий показаны на рис. 14.3.

СТОП! Решите самостоятельно: В6, С3, С5, С8.

 

Плотность энергии








Дата добавления: 2016-04-11; просмотров: 1218;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.004 сек.