Конденсатор, потенциал и разность потенциалов: 10 класс
Работа поля, потенциал и напряжение, проводники и диэлектрики в поле, конденсатор и его энергия. Ниже — кратко о главном, таблица и частые ошибки.
Все 14 заданий темы — в полном тренажёре
- Подсказка и пошаговое решение каждой задачи
- 6 уроков с теорией и чертежами
- Отчёт для родителя: что решено и где ошибки
Пробуйте. Условия — для родителей
Уровни сложности
В теме 14 заданий на 4 уровнях: разминка, основной, сложный, со звёздочкой.
Конденсатор, потенциал и разность потенциалов — кратко
- Работа электростатического поля
В однородном поле работа силы при перемещении заряда q равна A = qEd, где d — проекция перемещения на направление линий напряжённости. Работа электростатического поля не зависит от формы траектории и определяется только начальным и конечным положениями заряда; по замкнутому пути она равна нулю. Такое поле называют потенциальным.
- Разность потенциалов
Разность потенциалов (напряжение) между точками 1 и 2: U = φ1 − φ2 = A12 : q, где A12 — работа поля при перемещении заряда q из точки 1 в точку 2. Единица — вольт. Работа поля A = qU; изменение кинетической энергии заряда, разогнанного полем из покоя: mv2 : 2 = qU.
- Проводник в электростатическом поле
Во внешнем поле свободные электроны проводника смещаются, и на его поверхности появляются индуцированные заряды (электростатическая индукция). Их поле компенсирует внешнее внутри проводника. В равновесии: внутри проводника E = 0, весь избыточный заряд находится на поверхности, а поверхность — эквипотенциальная.
- Электроёмкость
Электроёмкость C проводника (или системы двух проводников) — отношение заряда к потенциалу (напряжению): C = q : U. Единица — фарад (Ф): 1 Ф = 1 Кл/В. Ёмкость зависит от размеров, формы и взаимного расположения проводников и от диэлектрика, но не от заряда и напряжения.
- Энергия заряженного конденсатора
Энергия заряженного конденсатора равна работе, которую надо совершить, чтобы его зарядить: W = qU : 2 = CU2 : 2 = q2 : (2C).
Конденсатор, потенциал и разность потенциалов в таблице
| Величина | Формулы | Ключевое |
|---|---|---|
| заряд | q = Ne, Σq = const | дискретен и сохраняется |
| закон Кулона | F = k|q1||q2| : (εr2) | силы складывают векторно |
| напряжённость | E = F : q, E = kQ : r2 | вектор, суперпозиция |
| потенциал | φ = W : q, φ = kQ : r | скаляр, складывают как числа |
| напряжение | U = φ1 − φ2 = A : q, E = U : d | работа поля A = qU |
| конденсатор | C = q : U, C = εε0S : d | q = const или U = const |
| энергия | W = CU2 : 2 | энергия поля |
Пример с ответом
Условие. Заряд 3 мкКл переместился в однородном поле напряжённостью 2000 В/м на 5 см вдоль линий напряжённости. Какую работу совершило поле?
Ответ. 3 · 10−4 Дж.
2 шага с пояснениями — в полном тренажёре, в уроке «Работа поля. Потенциал».
Открыть разбор →Частые ошибки
-
Ошибка 1Потенциал — скаляр. Потенциалы полей нескольких зарядов складывают как числа со знаками; векторно складывают напряжённости.
-
Ошибка 2Квадрат расстояния — у напряжённости: E = kQ : r2. Потенциал убывает как 1 : r.
-
Ошибка 3U = φ1 − φ2 (начальный минус конечный). При переходе из точки 150 В в точку −50 В U = 200 В, а не 100 В.
Физика · 10 класс
Что внутри темы
- Урок 1Работа поля. Потенциал
- Урок 2Разность потенциалов и напряжённость
- Урок 3Проводники и диэлектрики в поле
- Урок 4Электроёмкость. Конденсатор
- Урок 5Энергия конденсатора
- Урок 6Проверь себя: электростатика
В полном тренажёре — 6 уроков с теорией и чертежами, задания 3 уровней, подсказки и разбор каждой задачи.
Чему научится ученик
- Вычислять работу поля A = q · U
- Находить потенциал поля точечного заряда
- Применять E = U : d для однородного поля
- Объяснять электростатическую защиту и поляризацию диэлектрика
- Вычислять ёмкость плоского конденсатора
- Находить энергию конденсатора
Ключевые понятия:работа электрического поляпотенциальное полепотенциальная энергия зарядапотенциалвольтразность потенциаловнапряжениеэквипотенциальная поверхностьэлектростатическая индукцияэлектростатическая защитаполяризация диэлектрикаэлектроёмкостьфарадконденсаторэнергия конденсатора
Что требует школьная программа
Объяснять потенциальность электростатического поля; вычислять работу поля при перемещении заряда, потенциал и разность потенциалов; применять связь напряжённости и напряжения для однородного поля; описывать проводники и диэлектрики в электростатическом поле, электростатическую защиту; вычислять электроёмкость, ёмкость плоского конденсатора и энергию заряженного конденсатора; измерять электроёмкость.
Что повторить и что дальше
Закон Кулона и напряжённость электрического поляФизика, 10 класс
Физика, 10 классВопросы
Конденсатор, потенциал и разность потенциалов · 10 классВ каком классе проходят тему «Конденсатор, потенциал и разность потенциалов»?
В 10 классе, предмет «Физика».
Что повторить перед этой темой?
Закон Кулона и напряжённость электрического поля (10 класс).
Что можно решить бесплатно?
Несколько задач прямо на этой странице. Подсказки, пошаговые решения и задания всех уровней — в полном тренажёре, первые 14 дней бесплатно.
Все темы 10 класса и отчёт для родителя
Первые 14 дней полный тренажёр бесплатно.
