Определить напряженность электрического поля в плоском воздушном конденсаторе заряженном до напряжения 500 В на расстоянии

Особенности электрического поля конденсатора

Поле внутри конденсатора имеет следующие особенности:

• поле сконцентрировано в объеме между пластинами;
• поле плоского конденсатора однородно;
• силовые линии прямые и перпендикулярны к пластинам;
• отклонение от однородности наблюдается только на краях пластин.

Напряжение

Напряжение между пластинами конденсатора равно разности потенциалов на пластинах:

U = ϕ₁ - ϕ₂ .

Разность потенциалов в свою очередь равна работе, которую нужно выполнить, чтобы переместить единичный заряд с пластины на пластину. Для заряда q работа будет равна произведению А = q(ϕ₁- ϕ₂) или А = Uq.

Напряженность

Напряженность — это силовая характеристика электрического поля, которая равна силе действующей на единичный заряд в той или иной точке E = F / q. Из последнего выражения можно найти, что F = qE.

Поскольку поле внутри конденсатора однородно, то напряженность будет постоянной величиной. Сила действующая на заряд также тоже будет постоянной в любой точке конденсатора.

Работа сил поля

Работу, выполняемую силами поля можно найти как произведение силы F на расстояние d:

A = Fd = qEd.

Запишем равенство, в котором работа выражена и через напряжение U и через напряженность E:

qU = Eqd.

После сокращения получим формулу, позволяющую найти напряженность E через напряжение U и расстояние между пластинами d:

U = Ed;

E= U / d = 500 В / 0,008 м = 62 500 В/м.

Ответ: Напряженность внутри конденсатора E = 62 500 В/м = 62 500 Н/Кл.

Напряженность электрического поля в плоском воздушном конденсаторе вычислим по формуле: Е = U / l, где U — напряжение на плоском воздушном конденсаторе ( U = 500 В ), l — расстояние от заданной точки до конденсатора ( l = 8 мм = 8 * 10-3 м ). Рассчитаем напряженность электрического поля: Е = U / l = 500 / ( 8 * 10-3 ) = 62 500 В/м. Ответ: Напряженность электрического поля в плоском воздушном конденсаторе равна 62 500 В/м.