Номер 1, страница 143 - гдз по физике 8 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 8. Строение атома. Элементы классической электронной теории. Параграф 39. Диэлектрики в электрическом поле. Задания и упражнения - номер 1, страница 143.

Условие.

1. Между пластинами плоского конденсатора, соединённого с электрометром, находится воздух. Как изменятся показания электрометра (увеличатся или уменьшатся), если поместить между обкладками конденсатора текстолитовую пластину (диэлектрик)?

Решение.

Решение

Электрометр — это прибор для измерения разности потенциалов (напряжения). Поскольку конденсатор соединён с электрометром, эта система электрически изолирована. При зарядке конденсатора он получает некоторый заряд $\text{q}$, который в дальнейшем остается постоянным ($q = const$), так как нет пути для его оттока.

Связь между зарядом $\text{q}$ на обкладках конденсатора, его электроёмкостью $\text{C}$ и напряжением $\text{U}$ между обкладками определяется формулой:

$q = C \cdot U$

Отсюда напряжение, которое и показывает электрометр, можно выразить как:

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

Электроёмкость плоского конденсатора зависит от свойств диэлектрика между его обкладками:

$C = \frac{\varepsilon \varepsilon_0 S}{d}$

где $\varepsilon$ — диэлектрическая проницаемость среды, $\varepsilon_0$ — электрическая постоянная, $\text{S}$ — площадь пластин, $\text{d}$ — расстояние между ними.

Изначально между пластинами находится воздух, диэлектрическая проницаемость которого $\varepsilon_{воздуха} \approx 1$. Начальная ёмкость конденсатора $C_1$ равна:

$C_1 = \frac{\varepsilon_{воздуха} \varepsilon_0 S}{d}$

Когда между обкладками помещают текстолитовую пластину (диэлектрик), диэлектрическая проницаемость среды увеличивается, так как для текстолита $\varepsilon_{текстолита} > 1$. Новая ёмкость конденсатора $C_2$ станет:

$C_2 = \frac{\varepsilon_{текстолита} \varepsilon_0 S}{d}$

Поскольку $\varepsilon_{текстолита} > \varepsilon_{воздуха}$, то и новая ёмкость $C_2$ будет больше начальной ёмкости $C_1$.

Так как заряд $\text{q}$ остался неизменным, а ёмкость $\text{C}$ увеличилась, то напряжение $U = \frac{q}{C}$ должно уменьшиться. В знаменателе формулы для $\text{U}$ стоит величина, которая увеличилась, следовательно, само значение дроби уменьшилось.

Таким образом, показания электрометра, измеряющего напряжение, уменьшатся.

Ответ: Показания электрометра уменьшатся.