Плоский конденсатор емкостью 5 пФ имеет на одной пластине заряд +20 нКл, а на другой +5 нКл. Найдите разность потенциалов между пластинами.
Подробное объяснение
Для конденсатора разность потенциалов определяется зарядом, создающим поле между пластинами, который равен половине разности зарядов на пластинах: q = (Q1 - Q2)/2 = (20-5)/2 = 7.5 нКл. Затем напряжение вычисляется по формуле U = q/C = 7.5·10^{-9} / 5·10^{-12} = 1500 В. Важно понимать, что одинаковые добавочные заряды на обеих пластинах не влияют на разность потенциалов.
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
1
Как найти разность потенциалов конденсатора, если заряды на пластинах не равны по модулю?
Необходимо выделить конденсаторный заряд q = (Q1 - Q2)/2, который создает поле, и затем использовать U = q/C.
2
Почему одинаковые заряды на обеих пластинах не влияют на напряжение?
Потому что одинаковый добавочный заряд повышает потенциалы обеих пластин на одну и ту же величину, и их разность остается неизменной.
3
В чем измеряется емкость конденсатора?
Емкость измеряется в фарадах (Ф). Обычно используются микрофарады (мкФ), нанофарады (нФ) и пикофарады (пФ).
Типичные ошибки
1
Использовать больший заряд (20 нКл) для расчета напряжения.
Это неверно, так как разность потенциалов определяется только зарядом, создающим поле, а не полным зарядом на одной пластине.
2
Считать, что конденсатор не может иметь разные по модулю заряды на пластинах.
В изолированной системе заряды могут быть разными, но тогда часть заряда не участвует в создании поля между пластинами.
3
Применять формулу U = (Q1+Q2)/C.
Сумма зарядов не имеет физического смысла для напряжения, так как поле создается разностью зарядов.