2015-05-13
874
Напряжение на пластинах конденсатора U = 1 кВ, расстояние между ними d = 1 см. Определить, при каком положении пластин и каком заряде пылинки массой m = 10-12 кг, она будет находиться в равновесии между пластинами. Как изменится положение пылинки, если сдвигать и раздвигать пластины? Как нужно изменить разность потенциалов, чтобы пылинка падала с ускорением а = 0,5 g; поднималась с ускорением а = g?
Равновесие возможно лишь при горизонтальном расположении пластин, когда верхняя пластина заряжена отрицательно, если q > 0. Поле однородно, поэтому E = const, и на пылинку вертикально вверх действует сила 
равная по модулю силе тяжести mg пылинки: 
Если конденсатор отсоединен от источника тока, то при увеличении d
в n раз во столько же раз уменьшается емкость и увеличивается разность потенциалов (q = const), так что 
и положение пылинки не изменится.
Если конденсатор соединен с источником тока, то U = const. Тогда при увеличении d напряженность уменьшается, так как с возрастанием d уменьшается емкость и заряд на пластинах. Поэтому 
уменьшается,
и пылинка будет двигаться вниз. Уравнение движения в проекции на ось Оу будет иметь вид 
Для падения с ускорением а 1 = 0,5 g приложим силу 
; откуда 
.
|
|
|
Для подъема пылинки вверх с ускорением a2 = g следует приложить силу
; откуда 
.
