Измениются ли заряд и напряжение на плоском воздушном конденсаторе, если заполнить пространство между его обкладками

Тема урока: Изменение заряда и напряжения на плоском воздушном конденсаторе при заполнении диэлектриком

Пояснение:

Когда плоский воздушный конденсатор заполняется диэлектриком при подключении к источнику постоянного тока, заряд и напряжение на конденсаторе изменяются. Давайте рассмотрим, как это происходит.

На плоском воздушном конденсаторе заряд хранится на его обкладках. Заряд, хранимый на конденсаторе, определяется формулой Q = CV, где Q - заряд, C - емкость конденсатора, V - напряжение.

При заполнении пространства между обкладками диэлектриком, емкость конденсатора изменяется в соответствии с формулой C = κC₀, где C₀ - емкость конденсатора в воздухе, κ - диэлектрическая проницаемость диэлектрика.

Поскольку заряд остается постоянным, а емкость увеличивается, напряжение V на конденсаторе будет изменяться. Оно уменьшается пропорционально увеличению емкости: V = Q/C. Таким образом, напряжение на плоском воздушном конденсаторе уменьшается при заполнении его диэлектриком.

Демонстрация:

Допустим, плоский воздушный конденсатор имеет емкость 10 мкФ и напряжение 100 В. Если заполнить его диэлектриком, увеличивающим емкость в 2 раза, то новая емкость станет 20 мкФ. Новое напряжение на конденсаторе будет 50 В, так как V = Q/C.

Совет:

Для лучшего понимания концепции изменения заряда и напряжения на плоском воздушном конденсаторе при заполнении диэлектриком, рекомендуется изучить основы электростатики и емкости конденсатора. Также полезно провести эксперименты с различными типами конденсаторов и диэлектриков для наглядного представления изменений в заряде и напряжении.

Задача на проверку:

У плоского воздушного конденсатора изначально емкость составляет 5 мкФ, а напряжение - 50 В. Если его заполнить диэлектриком и увеличить его емкость в 3 раза, какое будет новое напряжение на конденсаторе?