Три конденсатора одинаковой электроемкости подсоединили к источнику постоянного тока (смотрите схему). Узнайте, во сколько раз энергия электрического поля конденсатора 1 больше за энергию электрического поля конденсатора 2.
Решите правильно и объясните подробно как решать!
Когда электрон пролетает через конденсатор, он будет смещаться. Направление смещения зависит от расположения пластин (вертикальные они или горизонтальные) и от заряда пластин (имею ввиду от знака заряда). В данной задаче это не важно. Смещение находим по следующей формуле: , (1)
где - смещение электрона, - ускорение, с которым он смещается, - время, что на него действует ускорение (то есть время, что он находится между пластинами конденсатора.
Далее пользуемся рядом формул, чтобы убрать неизвестные переменные:
, (2)
где - сила, с которой действует электрическое поле конденсатора на электрон, - масса электрона.
, (3)
где - заряд электрона, - напряженность электрического поля конденсатора.
, (4)
где - напряжение на пластинах конденсатора, - расстояние между пластинами.
, (5)
где - скорость, с которой электрон вылетел из пушки, - длина пластин конденсатора.
, (6)
где - напряжение между анодом и катодом электронной пушки.
Из (6) и (5) выражаем . Из (2), (3) и (4) выражаем . Подставляем их в (1) и после преобразований получаем ответ в общем виде: см.
Видно, что от массы отклонение не изменится, а значит ионы водорода отклонятся на ту же величину . Отрицательный ион отклонится в ту же сторону, что и электрон, а положительный - в противоположную сторону.