Заряженные шарики соединили проволокой

7.

Два заряженных шарика радиусами R1 и R2 с зарядами q1 и q2, помещенных в диэлектрики с диэлектрическими проницаемостями ε1 и ε2.

1)Что произойдет, если шарики соединить проводником?

2)Определить заряды и потенциалы шариков после их соединения проводником.

3)Какая энергия выделится при этом процессе?

1)Заряды будут переходить с одного шарика на другой — возникнет электрический ток. Условие возникновения тока — разность потенциалов, причем, ток течет от большего потенциала к меньшему. Т.о., следует сравнить потенциалы шариков:

2)Заряды будут перетекать до тех пор, пока потенциалы шариков не станут одинаковыми, т.е.

Согласно закону сохранения заряда Получена система двух уравнений с двумя неизвестными которую нетрудно разрешить. По формуле можно вычислить конечные потенциалы шаров.

3)Проводник или конденсатор обладает энергией

По этой формуле можно вычислить энергию каждого шарика как до, так и после соединения. Изменение энергии системы шаров и равно энергии, выделившейся при этом процессе.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Учись учиться, не учась! 10427 — | 7911 — или читать все.

Если же шары проводящие, то заряды перераспределятся так, чтобы на поверхности каждого из шаров потенциалы были равны (пока это не так, между шарами будет идти ток от бОльшего потенциала к меньшему) . Как известно, потенциал шара пропорционален его заряду и обратно пропорционален его радиусу. Поэтому ток прекратится, когда выполнится соотношение

Первоначально заряды шаров были равны. Обозначим начальный заряд каждого шара через Q. Тогда

Из этой системы уравнений находим Q1 и Q2 через Q и радиусы шаров:

Ответ

Проверено экспертом

Потенциал первого шара: φ = (k q1)/R

поэтому его заряд равен: q1 = ( φ R)/k

электроемкость второго шара: C = (e0 S)/r = (e0 4 πr²)/r = 4 π r e0

Читайте также:  Выбрать нового правителя бараз гунда

поэтому его радиус равен: r = C/(4 π e0)

после соединения шаров проволокой перераспределение зарядов будет происходить до тех пор, пока потенциалы шаров не станут одинаковы: Q1/R = Q2/r

поэтому: Q2 = Q1 (r/R) = (Q1 C)/(4 π e0 R), где Q1 и Q2 — заряды на 1 и 2 шаре соответственно после перераспределения зарядов

запишем закон сохранения заряда: q1 + q2 = Q1 + Q2, откуда

Оцените статью
Adblock detector