Обкладки плоского конденсатора

Задача 3.7. Обкладки плоского воздушного конденсатора площадью S каждая заряжены с поверхностными плотностями зарядов +s и –s. С какой силой они притягиваются?

S s	Решение. Вычислим силу, с которой положительно заряженная пластина действует на отрицательно заряженную (рис. 3.4). Пусть – напряженность поля, созданного положительной пластиной, а Q – величина заряда каждой пластины, тогда . Ответ: . (3.4)
F = ?
Рис. 3.4

СТОП! Решите самостоятельно: А17–А19, В10.

Читатель: А как изменится сила взаимодействия между пластинами, если между ними ввести диэлектрик?

Автор: Если конденсатор отключен от источника напряжения, то сила взаимодействия не изменится.

Читатель: Почему? Ведь напряженность поля уменьшится в e раз?

Автор: Напряженность уменьшится только в самом диэлектрике. Если между диэлектриком и обкладками есть хотя бы небольшой зазор, то поле в этом зазоре от введения диэлектрика никак не изменится, а значит, не изменится и сила притяжения пластин (рис. 3.5).

Читатель: А если зазор полностью отсутствует? Например, если диэлектрик – жидкость?

Автор: Отсутствие зазора ничего не изменит. В этом случае в пространстве между обкладками просто появятся еще две разноименно заряженные плоскости, образованные поляризационными зарядами (рис. 3.6). Так как заряды этих плоскостей равны по величине и противоположны по знаку, то их суммарное действие на положительно заряженную обкладку равно нулю, следовательно, сила, с которой отрицательная обкладка действует на положительную, не изменится.

Читатель: А если мы введем диэлектрик в конденсатор, подключенный к источнику напряжения?

Автор: Как мы уже выяснили, в этом случае величина s возрастает, значит, увеличится и сила притяжения между обкладками (см. формулу (3.4)).

СТОП! Решите самостоятельно: В11.

Задача 3.8. Обкладки плоского воздушного конденсатора заряжены так, как показано на рис. 3.7. Определить емкость конденсатора и напряженность поля внутри конденсатора. Площадь обкладок S, расстояние между ними d.

S, s, d	Решение. Читатель: По-моему, вопрос про емкость провокационный: она никак не зависит от того, как заряжен конденсатор, и всегда равна (если e = 1).
С = ? Е = ?

Автор: Совершенно верно.

Читатель: А напряженность надо искать как суперпозицию полей и :

.

Автор: Правильно.

Ответ: ; .

СТОП! Решите самостоятельно: В14, В15, С8.