Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 28 № 3078

Напряжённость электрического поля плоского конденсатора (см. рис.) равна 24 кВ/м. Внутреннее сопротивление источника r = 10Ом, ЭДС  \mathcalE =30В, сопротивления резисторов R_1 = 20Ом, R_2 = 40Ом. Найдите расстояние между пластинами конденсатора.

Спрятать решение

Решение.

Электрический ток через последовательно включенные R_1 и С не идёт, поэтому напряжения на конденсаторе и резисторе R_2 одинаковы и равны: U=IR_2, U=Ed, где E  — напряжённость поля в конденсаторе. Отсюда d= дробь: числитель: I R_2, знаменатель: E конец дроби .

Согласно закону Ома, I= дробь: числитель: \mathcalE , знаменатель: R_2 плюс r конец дроби равносильно d= дробь: числитель: \mathcalE R_2, знаменатель: левая круглая скобка R_2 плюс r правая круглая скобка E конец дроби = дробь: числитель: 30 умножить на 40, знаменатель: левая круглая скобка 40 плюс 10 правая круглая скобка умножить на 24 умножить на 10 в кубе конец дроби =10 в степени левая круглая скобка минус 3 правая круглая скобка м=1мм.

 

Ответ: d=10 в степени левая круглая скобка минус 3 правая круглая скобка м=1мм.

Спрятать критерии
Критерии проверки:

Критерии оценки выполнения задания Баллы
Приведено полное правильное решение, включающее следующие элементы:
1) верно записаны формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном решении – закон Ома для полной цепи и участка цепи, равенство напряжений на параллельно соединенных элементах цепи, связь разности потенциалов с напряженностью поля);
2) проведены необходимые математические преобразования и расчеты, приводящие к правильному числовому ответу, и представлен ответ (с указанием единиц измерения); при этом допускается решение «по частям» (с промежуточными вычислениями).
3
Представленное решение содержит п.1 полного решения, но и имеет один из следующих недостатков:
— В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущена ошибка.
   ИЛИ
— Необходимые математические преобразования и вычисления логически верны, не содержат ошибок, но не закончены.
   ИЛИ
— Не представлены преобразования, приводящие к ответу, но записан правильный числовой ответ или ответ в общем виде.
   ИЛИ
— Решение содержит ошибку в необходимых математических преобразованиях и не доведено до числового ответа.
2
Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев:
— Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения задачи, без каких- либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи, и ответа.
   ИЛИ
— В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи.
   ИЛИ
— В ОДНОЙ из исходных формул, необходимых для решения задачи (или утверждении, лежащем в основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи.
1
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла. 0
Спрятать решение · ·
Гость 01.05.2012 21:26

А почему напряжение на конденсаторе и резисторе R2 одинаковы?

Гость

Добрый день!

Причина в том, что ток, через R_1 не течет. Поясню.

Посмотрим внимательно на схему. Участок с сопротивлением R_2 и участок "конденсатор + сопротивление R_1" подключены параллельно. Согласно правилам для параллельного соединения, напряжения на этих участках должны совпадать. Но что такое напряжение на участке "конденсатор + сопротивление R_1"? Оно определяется как сумма напряжений на конденсаторе и на сопротивлении R_1. Поскольку ток через R_1 не течет, по закону Ома, напряжение на нем равно нулю. Отсюда и получается то, что нам надо.

Гость 01.05.2012 21:55

Здравствуйте!У меня возник вопрос: почему

ток через последовательно включенные R1 и С не идет?

Гость

Добрый день!

Ток проводимости — это направленное движение зарядов (электронов). Электроны двигаются в электрической цепи по проводникам.

А что такое конденсатор, это две пластины, между которыми находится диэлектрик. Через диэлектрик такой ток идти не может, по сути, это разрыв цепи.

Важное правило, которое помогает решать многие задачи: через конденсатор заряженные частицы никогда не идут, ток проводимости всегда течет "вокруг" конденсатора.

 

Поясню. Рассмотрим качественно немного другую задачу: пусть сначала источник был отключен, цепь разомкнута. В некоторый момент ключа замыкают и мы получаем схему, изображенную на рисунке. Что будет происходить? Ответ очень простой. Вначале конденсатор будет заряжаться, электроны под действием электрического поля, создаваемого ЭДС будут перетекать с одной пластины конденсатора на другую, при этом через сопротивление R_1 будет течь ток проводимости (вот это я и называю током "вокруг конденсатора"). Через некоторое время конденсатор полностью зарядится. Ток через первое сопротивление прекратится, напряжение на конденсаторе сравняется с напряжением на втором сопротивлении. Мы пришли к установившемуся режиму, который и исследуется в приведенной в условии задаче.

Надеюсь, что я ответил на Ваш вопрос.

Гость 04.05.2012 19:01

Спасибо!

Гость 28.08.2012 22:39

Важное правило, которое помогает решать многие задачи: через конденсатор ток никогда не течет, ток всегда течет "вокруг" конденсатора.

А как же правилоо том,что электрическая цепь всегда замкнута?!

Конечно через конденсатор ток протекает. Дело все в том, что током называется не только правленное движение микроскопических заряженных частиц (это ток проводимисти), но и направленное движение макроскопических заряженных тел (ток конвекции) и любое изменение индукции электрического поля с течением времени (ток смещения). Выдумывая свои доморощенные правила Вы просто закрываете путь к познанию электродинамики.

Гость

Добрый день!

 

Я не хотел бы вдаваться в полемику по данному вопросу и спорить о терминологии. Скажу только следующее. В своем сообщении я пояснил, что я называю электрическим током (и хочу отметить, что не я один использую данное определение, оно общепринято). "Ток смещения" под это определение не попадает, это просто название для соответствующего слагаемого в уравнениях Максвелла. Да, оно так же как и настоящий ток, приводит к появлению магнитного поля и к переносу энергии, поэтому и используется такой термин, но тем не менее это не электрический ток. Переносчики заряда действительно через конденсатор не проходят (за исключением случаев его пробоя). И идея о том, чтобы следить за их движением, порой, как показывает мой опыт, оказывается плодотворной.

Гость 02.09.2012 08:52

Добрый день!

А как же быть с постулатом Ампера?

Ведь согласно ему магнитное поле порождается только током. Если ток смещения порождает магнитное толе, то это настоящий ток, а не формальное слагаемое в уравнении Максвелла.

Гость

Добрый день!

 

Мы, наверное, смотрим на уравнения Максвелла немного с разных позиций. Чтобы не было противоречий, я назвал обсуждавшийся мной выше процесс переноса электрического заряда "током проводимости". Это тот ток, который удовлетворяет закону сохранения заряда, подчиняется уравнению неразрывности.

 

То, о чем мы сейчас спорим, на мой взгляд, не столь существенно. В принципе, какая разница, как называть скорость изменения индукции электрического поля? Главное, это понимать необходимость этого слагаемого и проистекающие из него следствия.

 

Согласен, здесь много нюансов, например, в случае диэлектриков, в ток смещения вносит вклад также ток поляризации, обусловленный движением связанных зарядов, эту часть уж точно невозможно отличить от тока свободных зарядов. Так что предлагаю остановиться на компромиссе, предложенном в самом начале. В том сообщении я предлагал следить за движением "свободных зарядов в электрической цепи".

 

вадим Блинов 17.06.2016 14:58

Почему в задаче 3038 U=ЭДС, а в этой нет?

Антон

В этой задаче у источника есть внутреннее сопротивление.

Елизавета 07.08.2016 12:39

Добрый день! В комментариях ранее вы сказали, что "кон­ден­са­тор будет за­ря­жать­ся, элек­тро­ны под дей­стви­ем элек­три­че­ско­го поля, со­зда­ва­е­мо­го ЭДС будут пе­ре­те­кать с одной пла­сти­ны кон­ден­са­то­ра на дру­гую", но как электроны могут перетекать с одной пластины на другую, если между пластинами диэлектрик?

Антон

По проводам, через резисторы и источник.