Номер 3, страница 190 - гдз по физике 9 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 4. Электромагнитные колебания и волны. Параграф 43. Конденсатор. Вопросы для самопроверки - номер 3, страница 190.

Условие.

3. От чего и как зависит ёмкость плоского конденсатора?

Решение.

Решение

Ёмкость плоского конденсатора — это физическая величина, характеризующая его способность накапливать электрический заряд. Она определяется исключительно геометрическими параметрами самого конденсатора и диэлектрическими свойствами среды, находящейся между его обкладками.

Формула для расчёта ёмкости плоского конденсатора имеет вид:
$C = \frac{\epsilon \epsilon_0 S}{d}$
где:
$\text{C}$ — электроёмкость конденсатора (в Фарадах, Ф),
$\epsilon$ — диэлектрическая проницаемость среды между обкладками (безразмерная величина; для вакуума $\epsilon = 1$),
$\epsilon_0$ — электрическая постоянная, константа ($ \approx 8.85 \cdot 10^{-12} $ Ф/м),
$\text{S}$ — площадь каждой из обкладок конденсатора (в м²),
$\text{d}$ — расстояние между обкладками (в м).

Исходя из этой формулы, можно определить, от чего и как зависит ёмкость плоского конденсатора.

1. Зависимость от площади обкладок ($\text{S}$)
Ёмкость $\text{C}$ прямо пропорциональна площади обкладок $\text{S}$. Это означает, что при увеличении площади обкладок ёмкость конденсатора также увеличивается. Физически это объясняется тем, что на большей площади может разместиться больший заряд при той же разности потенциалов.

2. Зависимость от расстояния между обкладками ($\text{d}$)
Ёмкость $\text{C}$ обратно пропорциональна расстоянию $\text{d}$ между обкладками. Следовательно, с уменьшением расстояния между обкладками ёмкость конденсатора возрастает. При сближении обкладок для накопления того же заряда требуется меньшая разность потенциалов, что и означает большую ёмкость.

3. Зависимость от диэлектрической среды ($\epsilon$)
Ёмкость $\text{C}$ прямо пропорциональна диэлектрической проницаемости $\epsilon$ вещества, заполняющего пространство между обкладками. Внесение диэлектрика между обкладками увеличивает ёмкость в $\epsilon$ раз по сравнению с ёмкостью того же конденсатора в вакууме. Это происходит потому, что молекулы диэлектрика поляризуются и создают внутреннее электрическое поле, которое ослабляет внешнее поле. В результате, для поддержания той же разности потенциалов на обкладках можно накопить больший заряд.

Важно подчеркнуть, что ёмкость конденсатора является его конструктивной характеристикой и не зависит от заряда $\text{q}$ на его обкладках и от напряжения $\text{U}$ между ними. Соотношение $C = q/U$ лишь определяет, какой заряд накопит данный конденсатор при заданном напряжении.

Ответ: Ёмкость плоского конденсатора прямо пропорциональна площади его обкладок и диэлектрической проницаемости среды между ними, и обратно пропорциональна расстоянию между обкладками.