Номер 3, страница 187, часть 1 - гдз по физике 8 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 1. Глава 4. Электрический заряд. Электрическое поле. Параграф 47. Исследовательские работы. Темы исследовательских и проектных работ - номер 3, страница 187.

Условие.

• Как накопить электрический заряд?

Решение.

Накопить электрический заряд можно на любом уединенном проводнике, однако его способность удерживать заряд (электроемкость) обычно невелика. Для эффективного накопления и хранения значительных электрических зарядов используют специальные устройства, называемые конденсаторами.

Принцип работы конденсатора

Конденсатор представляет собой систему из двух проводников (называемых обкладками), разделенных слоем диэлектрика (вещества, не проводящего электрический ток, например, воздух, бумага, слюда, керамика). При подключении конденсатора к источнику напряжения (например, к батарее) на его обкладках накапливаются электрические заряды, равные по модулю, но противоположные по знаку. Это происходит потому, что источник напряжения "перекачивает" электроны с одной обкладки на другую через внешнюю цепь. В результате на одной обкладке образуется избыток электронов (отрицательный заряд $-q$), а на другой — их недостаток (положительный заряд $+q$).

Между заряженными обкладками возникает электрическое поле. Именно в энергии этого поля и заключается накопленная конденсатором энергия. Процесс накопления заряда называется зарядкой конденсатора.

Электроемкость

Основной характеристикой конденсатора, определяющей его способность накапливать заряд, является электроемкость $\text{C}$. Она равна отношению заряда $\text{q}$, накопленного на одной из обкладок, к разности потенциалов (напряжению) $\text{U}$ между обкладками:

$C = \frac{q}{U}$

Из этой формулы видно, что заряд, который можно накопить, прямо пропорционален емкости конденсатора и приложенному напряжению: $q = C \cdot U$.

Емкость плоского конденсатора зависит от его геометрических параметров и свойств диэлектрика:

$C = \frac{\epsilon \epsilon_0 S}{d}$

где:

• $\text{S}$ — площадь каждой обкладки,
• $\text{d}$ — расстояние между обкладками,
• $\epsilon$ — диэлектрическая проницаемость диэлектрика,
• $\epsilon_0$ — электрическая постоянная ($8.85 \cdot 10^{-12}$ Ф/м).

Таким образом, чтобы увеличить накопленный заряд, можно увеличить емкость конденсатора (увеличив площадь обкладок, уменьшив расстояние между ними или использовав диэлектрик с большей проницаемостью) или повысить напряжение источника.

Кроме конденсаторов, для накопления статического электрического заряда в демонстрационных и исследовательских целях используются электростатические генераторы, например, генератор Ван де Граафа, который способен накапливать большой заряд на металлической сфере.

Ответ: Для накопления электрического заряда используют специальные устройства — конденсаторы. Они состоят из двух проводящих обкладок, разделенных диэлектриком. При подключении к источнику напряжения на обкладках накапливаются равные по модулю и противоположные по знаку заряды, создавая между ними электрическое поле. Величина накопленного заряда зависит от электроемкости конденсатора и приложенного напряжения.