Zaryadlangan kondensatorning energiyasi

Nukus konchilik instituti Fan: fizika mavzu: Zaryadlangan kondensatorning energiyasi 1.b.tja guruh talabasi meretdurdiyev siyaxat

REJA:

1.
1.Kondansatör energiyasi
2. Tekis kondansatör plitalari
Zaryad +9 joylashgan kondensator plitasining potensiali 41 ga, zaryad joylashgan plastinkaning potensiali esa (2. U holda har bir elementar zaryad Aq, zaryad +q bo'linishi mumkin bo'lgan potentsial 41 nuqtada va -9 zaryad bo'linadigan har bir zaryad,
potentsialga ega nuqta formulaga muvofiq bunday zaryadlar tizimining energiyasi teng
munosabatdan foydalanib, biz zaryadlangan kondansatör energiyasi uchun uchta ifodani yozishimiz mumkin:
formulalardan faqat φ ni U bilan almashtirish bilan farqlanadi.
Potensial energiya ifodasidan foydalanib, tekis kondansatör plitalari bir-birini tortadigan kuchni topish mumkin.
Plitalar orasidagi masofa har xil bo'lishi mumkinligini taxmin qiling. H x o'qining boshini chap plastinka bilan bog'laymiz. Keyin ikkinchi plastinkaning x koordinatasi plitalar orasidagi bo'shliqni d aniqlaydi. Va formulalarga muvofiq
Plitalardagi zaryadni o'zgarmagan deb hisoblab, bu ifodani x ga nisbatan farqlaylik (kondensator kuchlanish manbaidan uzilgan). Natijada o'ng plastinkaga ta'sir qiluvchi kuchning x o'qiga proyeksiyasini olamiz:
Ushbu ifodaning moduli plitalar bir-birini tortadigan kuchning qiymatini beradi:
Keling, tekis kondansatör plitalari orasidagi tortishish kuchini plitalardan biri tomonidan yaratilgan maydon kuchining mahsuloti sifatida hisoblashga harakat qilaylik.
Zaryad boshqasiga to'plangan. Formulaga ko'ra, bitta plastinka tomonidan yaratilgan maydonning kuchi tengdir
Dielektrik bo'shliqdagi maydonni ε marta zaiflashtiradi, lekin bu faqat dielektrik ichida sodir bo'ladi. Plitalar ustidagi zaryadlar dielektrikdan tashqarida joylashgan va shuning uchun quvvat maydonining ta'siri ostida.Plastinaning zaryadini y bu kuchlanishga ko'paytirib, biz kuchning ifodasini olamiz
Formulalari bir-biriga mos kelmaydi. Energiya ifodasidan olingan kuchning qiymati tajribaga mos keladi. Bu "elektr" kuchiga qo'shimcha ravishda mexanik kuchlar dielektrik tomondan plitalarga ta'sir qilib, ularni bir-biridan itarishga moyilligi bilan izohlanadi (qarang. $2,8; e'tibor bering, biz suyuqlik yoki gazsimonni nazarda tutamiz. dielektrik). Plitalarning chetiga yaqin joyda tarqoq maydon mavjud bo'lib, u qirralardan masofa bilan kamayadi Dielektrik molekulalar dipol momentga ega bo'lib, ularni kuchliroq maydon hududiga tortadigan kuch ta'sirini boshdan kechiradilar. Natijada, plitalar orasidagi bosim kuchayadi va kuch ta'sirini ε marta zaiflashtiradigan kuch paydo bo'ladi.
Agar zaryadlangan havo bo'shlig'i kondensatori qisman suyuq dielektrikga botirilsa, dielektrik plitalar orasidagi bo'shliqqa tortiladi.
Lekin mintaqasi quyidagicha.Havoning dielektrik o'tkazuvchanligi amalda birlikka teng. Shuning uchun, plitalar dielektrikga botirilishidan oldin, kondansatkichning sig'imi Co = εo S/ d ga, energiya esa Wo q2 / 2C0 ga teng deb hisoblanishi mumkin. Bo'shliq qisman dielektrik bilan to'ldirilganda, kondansatkichni parallel ulangan ikkita kondansatör deb hisoblash mumkin, ulardan birining qoplama maydoni xs ga teng (x - suyuqlik bilan to'ldirilgan bo'shliqning nisbiy qismi) va u bilan to'ldiriladi. ê > 1 bo'lgan dielektrik, havo bo'shlig'i bilan ikkinchisi ga teng bo'lgan qoplama maydoniga ega. Kondensatorlar parallel ulanganda sig'imlar qo'shiladi:
C > Co bo'lgani uchun W= q²/2C energiyasi Wo dan kam bo'ladi (zaryad y o'zgarmagan deb hisoblanadi - suyuqlikka botirishdan oldin kondansatör kuchlanish manbasidan uzilgan). Shuning uchun bo'shliqni dielektrik bilan to'ldirish energiya jihatidan qulay bo'lib chiqadi. Shuning uchun dielektrik kondansatkichga tortiladi va uning bo'shliqdagi darajasi ko'tariladi. Bu, o'z navbatida, tortishish maydonida dielektrikning potentsial energiyasining oshishiga olib keladi. Oxir-oqibat, bo'shliqdagi dielektrikning darajasi umumiy energiyaning (elektr va tortishish) minimaliga mos keladigan ma'lum bir balandlikda o'rnatiladi. Ko'rib chiqilayotgan hodisa plitalar orasidagi tor bo'shliqda suyuqlikning kapillyar ko'tarilishiga o'xshaydi (qarang: § 5.5, 3-kitob).
Dielektrikning plitalar orasidagi bo'shliqqa tortilishini mikroskopik nuqtai nazardan ham tushuntirish mumkin. Kondensator plitalarining qirralari bir hil bo'lmagan maydonga ega. Dielektrik molekulalar o'z dipol momentiga ega yoki uni maydon ta'sirida oladi; shuning uchun kuchlar ularga ta'sir qiladi, ularni kuchli maydon hududiga, ya'ni kondansatkichning ichiga ko'chirishga intiladi. Ushbu kuchlarning ta'siri ostida, plitalarning chetidagi suyuqlikka ta'sir qiluvchi elektr kuchlari suyuqlik ustunining og'irligi bilan muvozanatlashguncha suyuqlik bo'shliqqa tortiladi.