Подальші досліди з розподілом електрики по поверхні наелектризованого провідника, проведені Кулоном та іншими дослідниками, дозволили встановити, що рівномірний розподіл електрики має місце тільки на правильній кульовій поверхні. У загальному випадку заряд є нерівномірним і залежить від форми провідника, будучи більшим в місцях більшої кривизни. Відношення кількості електрики на частині поверхні провідника до величини цієї поверхні назвали густиною (товщиною) електричного шару. Експериментально було встановлено, що електрична густина і електрична сила особливо великі в місцях поверхні, які мають найбільшу кривизну, особливо на вістрях.
Величину, що характеризує залежність потенціалу наелектризованого провідника від його розмірів, форми й навколишнього середовища, називають електроємністю провідника й позначають буквою С. Електроємність провідника вимірюється кількістю електрики, яка необхідна для підвищення потенціалу цього провідника на одиницю:
С = q/ϕ.
За одиницю електроємності в системі СІ приймається 1 фарада (1 Ф). Фарадою називається електроємність провідника, якому для підвищення його потенціалу на один вольт потрібно надати один кулон електрики.
Електроємність, що дорівнює 1 Ф, мала б куля радіусом 9·106 км, що в 23 рази більше відстані від Землі до Місяця.
Якщо провідник з'єднати із джерелом електрики певного потенціалу, то провідник одержить електричний заряд, що залежить від ємності провідника. Його ємність, а, отже, і кількість електрики, якою він заряджається, збільшуються, якщо наблизити до нього другий провідник, з'єднаний із землею. Конструкція, що складається із двох провідників, розділених ізолятором, з електричним полем між ними, усі силові лінії якого починаються на одному провіднику, а закінчуються на іншому, була названа електричним конденсато ром. При цьому обидва провідника називаються обкладками, а ізолююча прокладка – діелектриком. Процес нагромадження зарядів на обкладках конденсатора називається його зарядкою. При зарядці на обох обкладках накопичуються рівні за величиною й протилежні за знаком заряди. Оскільки електричне поле зарядженого конденсатора зосереджене в просторі між його обкладками, то електроємність конденсатора не залежить від навколишніх тел.
Електроємність конденсатора вимірюється відношенням кількості електрики на одній з обкладок до різниці потенціалів між обкладками:
С = q/U.
1 Ф – електроємність такого конденсатора, який може бути заряджений кількістю електрики, рівною 1 Кл, до різниці потенціалів між обкладками, що дорівнює 1 В.
Наприклад, електрична ємність плоского конденсатора в системі СІ визначається за співвідношенням:
С = εε0S/d,
де ε – діелектрична проникність матеріалу, що знаходиться між обкладками конденсатора; ε0 – діелектрична проникність вакууму; S – величина площі поверхні пластини (меншої, якщо вони не рівні); d – відстань між пластинами.
Якщо обкладки зарядженого конденсатора з'єднати провідником, то заряди переходитимуть з однієї обкладки на іншу і нейтралізують один одного. Цей процес називається розрядкою конденсатора. Кожен конденсатор розрахований на певну напругу. Якщо напруга між обкладками стане дуже великою, то розрядка може відбутися і безпосередньо через діелектрик (без сполучного провідника), тобто настає пробій діелектрика. Пробитий конденсатор до подальшого вживання не придатний.
Для отримання електроємності потрібної величини конденсатори сполучають в батарею. На практиці зустрічається як паралельне, так і послідовне з'єднання конденсаторів.
P = (0,75 кг × 9,8 Н/кг)/(0,01 м²) = (75 × 9,8 Н)/(1 м²) ≈ 750 Па
ответ: 750 Па
2. Дано:
P = 3 кПа = 3000 Па
p = 13600 кг/м³
h — ?
Давление, оказываемое ртутью, рассчитывается по формуле P = p(жидкости)gh
Выразим отсюда h:
h = P/(p(жидкости)g)
Подставим числа:
h = (3000 Па)/(13600 кг/м³ × 9,8 Н/кг) = (3 Па)/(136 Н/м³) ≈ 0,02 м.
ответ: 0,02 м.
3. Дано:
m = 850 г = 0,85 кг
P = 0,3 кПа = 300 Па
S — ?
Давление рассчитывается по формуле P = F/S
F = mg, тогда P = mg/S. Отсюда выразим S: S = mg/P.
Подставим числа:
S = (0,85 кг × 9,8 Н/кг)/(300 Па) ≈ (8,5 Н)/(300 Н/м²) ≈ 0,03 м².
ответ: 0,03 м².
4. Так как давление рассчитывается по формуле P = F/S, а сила в данном случае будет постоянной, то давление обработано пропорционально площади: чем меньше площадь дна сосуда, тем больше давление, и наоборот. Если учитывать, что кастрюля широкая, а бутылка узкая, то давление увеличится.
ЧАСТЬ 2. Гидроэнергетика
Подальші досліди з розподілом електрики по поверхні наелектризованого провідника, проведені Кулоном та іншими дослідниками, дозволили встановити, що рівномірний розподіл електрики має місце тільки на правильній кульовій поверхні. У загальному випадку заряд є нерівномірним і залежить від форми провідника, будучи більшим в місцях більшої кривизни. Відношення кількості електрики на частині поверхні провідника до величини цієї поверхні назвали густиною (товщиною) електричного шару. Експериментально було встановлено, що електрична густина і електрична сила особливо великі в місцях поверхні, які мають найбільшу кривизну, особливо на вістрях.
Величину, що характеризує залежність потенціалу наелектризованого провідника від його розмірів, форми й навколишнього середовища, називають електроємністю провідника й позначають буквою С. Електроємність провідника вимірюється кількістю електрики, яка необхідна для підвищення потенціалу цього провідника на одиницю:
С = q/ϕ.
За одиницю електроємності в системі СІ приймається 1 фарада (1 Ф). Фарадою називається електроємність провідника, якому для підвищення його потенціалу на один вольт потрібно надати один кулон електрики.
Електроємність, що дорівнює 1 Ф, мала б куля радіусом 9·106 км, що в 23 рази більше відстані від Землі до Місяця.
Якщо провідник з'єднати із джерелом електрики певного потенціалу, то провідник одержить електричний заряд, що залежить від ємності провідника. Його ємність, а, отже, і кількість електрики, якою він заряджається, збільшуються, якщо наблизити до нього другий провідник, з'єднаний із землею. Конструкція, що складається із двох провідників, розділених ізолятором, з електричним полем між ними, усі силові лінії якого починаються на одному провіднику, а закінчуються на іншому, була названа електричним конденсато ром. При цьому обидва провідника називаються обкладками, а ізолююча прокладка – діелектриком. Процес нагромадження зарядів на обкладках конденсатора називається його зарядкою. При зарядці на обох обкладках накопичуються рівні за величиною й протилежні за знаком заряди. Оскільки електричне поле зарядженого конденсатора зосереджене в просторі між його обкладками, то електроємність конденсатора не залежить від навколишніх тел.
Електроємність конденсатора вимірюється відношенням кількості електрики на одній з обкладок до різниці потенціалів між обкладками:
С = q/U.
1 Ф – електроємність такого конденсатора, який може бути заряджений кількістю електрики, рівною 1 Кл, до різниці потенціалів між обкладками, що дорівнює 1 В.
Наприклад, електрична ємність плоского конденсатора в системі СІ визначається за співвідношенням:
С = εε0S/d,
де ε – діелектрична проникність матеріалу, що знаходиться між обкладками конденсатора; ε0 – діелектрична проникність вакууму; S – величина площі поверхні пластини (меншої, якщо вони не рівні); d – відстань між пластинами.
Якщо обкладки зарядженого конденсатора з'єднати провідником, то заряди переходитимуть з однієї обкладки на іншу і нейтралізують один одного. Цей процес називається розрядкою конденсатора. Кожен конденсатор розрахований на певну напругу. Якщо напруга між обкладками стане дуже великою, то розрядка може відбутися і безпосередньо через діелектрик (без сполучного провідника), тобто настає пробій діелектрика. Пробитий конденсатор до подальшого вживання не придатний.
Для отримання електроємності потрібної величини конденсатори сполучають в батарею. На практиці зустрічається як паралельне, так і послідовне з'єднання конденсаторів.
1. Дано:
m = 0,75 кг
S = 100 см² = 0,01 м²
P — ?
Давление рассчитывается по формуле P = F/S
F = mg, тогда P = mg/S
Подставим числа:
P = (0,75 кг × 9,8 Н/кг)/(0,01 м²) = (75 × 9,8 Н)/(1 м²) ≈ 750 Па
ответ: 750 Па
2. Дано:
P = 3 кПа = 3000 Па
p = 13600 кг/м³
h — ?
Давление, оказываемое ртутью, рассчитывается по формуле P = p(жидкости)gh
Выразим отсюда h:
h = P/(p(жидкости)g)
Подставим числа:
h = (3000 Па)/(13600 кг/м³ × 9,8 Н/кг) = (3 Па)/(136 Н/м³) ≈ 0,02 м.
ответ: 0,02 м.
3. Дано:
m = 850 г = 0,85 кг
P = 0,3 кПа = 300 Па
S — ?
Давление рассчитывается по формуле P = F/S
F = mg, тогда P = mg/S. Отсюда выразим S: S = mg/P.
Подставим числа:
S = (0,85 кг × 9,8 Н/кг)/(300 Па) ≈ (8,5 Н)/(300 Н/м²) ≈ 0,03 м².
ответ: 0,03 м².
4. Так как давление рассчитывается по формуле P = F/S, а сила в данном случае будет постоянной, то давление обработано пропорционально площади: чем меньше площадь дна сосуда, тем больше давление, и наоборот. Если учитывать, что кастрюля широкая, а бутылка узкая, то давление увеличится.