Номер 8, страница 429 - гдз по физике 10 класс учебник Грачев, Погожев

Вопросы. Параграф 76. Конденсаторы. Емкость плоского конденсатора. Энергия электрического поля. Глава 10. Электростатика. Электродинамика - номер 8, страница 429.

Условие.

8. Что может произойти, если разность потенциалов между обкладками конденсатора превысит его предельно допустимое напряжение?

Решение.

Решение. Если разность потенциалов (напряжение) между обкладками конденсатора превысит его предельно допустимое значение, называемое также напряжением пробоя, то произойдет пробой диэлектрика. Это явление, при котором материал-изолятор, находящийся между обкладками, теряет свои диэлектрические свойства и становится проводником электрического тока.

Причиной пробоя является слишком сильное электрическое поле, возникающее между обкладками. Напряженность электрического поля $E$ связана с разностью потенциалов $U$ и расстоянием между обкладками $d$ соотношением $E \approx U/d$. Каждый диэлектрик характеризуется определенной электрической прочностью — максимальным значением напряженности поля, которое он может выдержать без пробоя. Когда напряжение $U$ превышает предельно допустимое, напряженность поля $E$ становится больше электрической прочности материала.

Под действием такого сильного поля в диэлектрике начинается процесс ионизации: электроны отрываются от атомов, и вещество наполняется свободными носителями заряда. В результате между обкладками возникает электрический разряд (искра), который фактически представляет собой короткое замыкание. Этот процесс обычно необратим и приводит к полному выходу конденсатора из строя. Последствия могут быть разными: от простого повреждения диэлектрика и обкладок до сильного нагрева, дыма, возгорания или даже взрыва (что особенно опасно для электролитических конденсаторов из-за вскипания электролита и быстрого газообразования).

Ответ: Если разность потенциалов между обкладками конденсатора превысит его предельно допустимое напряжение, произойдет пробой диэлектрика. Диэлектрик перестанет быть изолятором и станет проводником, что приведет к короткому замыканию между обкладками. Это, как правило, вызывает необратимое повреждение и выход конденсатора из строя, что может сопровождаться его сильным нагревом, возгоранием или взрывом.