Присоединиться

11 класс·высокий уровень

Обкладки плоского воздушного конденсатора изготовлены из двух тонких

Условие

Обкладки плоского воздушного конденсатора изготовлены из двух тонких квадратных металлических пластин со стороной a (на рисунке показан вид сбоку). Расстояние между обкладками d << a. Этот конденсатор подключен к источнику постоянного напряжения U с пренебрежимо малым внутренним сопротивлением.

Через пространство между обкладками начинают медленно протаскивать с постоянной скоростью V квадратную пластину со стороной a и толщиной d, сделанную из однородного непроводящего материала с диэлектрическойпроницаемостью ε\varepsilon В некоторый момент все пространство между обкладками конденсатора оказывается заполненным диэлектриком. Затем пластину продолжают двигать в том же направлении с той же скоростью до тех пор, пока она не покинет пространство между обкладками.

Рисунок к задаче

Опираясь на законы физики, изобразите график зависимости силы электрического тока I, протекающего через источник напряжения, от времени t. Искажениями электрического поля вблизи краев обкладок и пластины можно пренебречь. Отсчет времени начинается в момент, когда правый край пластины находится на уровне левых краев обкладок конденсатора, а заканчивается — когда пластина оказывается полностью вынутой из конденсатора с противоположной стороны. Объясните построение графика, указав явления и закономерности, которые Вы при этом использовали. На осях координат обозначьте физические величины в «особых» точках графика (максимумы, минимумы, разрывы, точки излома графика), если они есть.

Формат задания

Развёрнутый ответ: короткого ответа здесь нет — оценивается само рассуждение. Разбор откроется после входа.

Решение по шагам

  1. Как рассуждать

    Пусть правый край пластины находится внутри конденсатора на расстоянии x от левых краев обкладок (0⩽x⩽a)( 0 \leqslant x \leqslant a ) В этот момент времени t можно представить рассматриваемый конденсатор как систему, состоящую из двух параллельно соединенных конденсаторов. Первый их них заполнен диэлектриком и имеет площадь обкладки ax, а второй — воздушный, с площадью обкладки ( a - x ) a

Осталось ещё 3 шага

  1. Емкость первого конденсатора равна C_1= E_0 E…

  2. Заряд конденсатора в данный момент равен…

  3. График зависимости силы электрического тока…

Получить полное решение

Бесплатно · займёт минуту

Другие задачи по теме «МКТ — квантовая физика, качественная задача»