Для нахождения разности потенциалов между двумя параллельными пластинами с зарядом одного знака можно использовать формулу электрического поля и напряжённости, которая создаётся заряженными пластинами.
Электрическое поле (E): Для бесконечных пластин с равномерным зарядом, напряженность электрического поля между ними равна:
\[ E = \frac{\sigma}{2\varepsilon_0} \]
где:
- \( \sigma \) — поверхностная плотность заряда (Кл/м²),
- \( \varepsilon_0 \) — электрическая постоянная, равная примерно \( 8,854 \times 10^{-12} \, \text{Ф/м} \).
Рассмотрим две пластины: одна с поверхностной плотностью заряда \( \sigma_1 = 1,77 \times 10^{-8} \, \text{Кл/м²}\) и другая с в два раза большей плотностью заряда \( \sigma_2 = 2 \times 1,77 \times 10^{-8} \, \text{Кл/м²} = 3,54 \times 10^{-8} \, \text{Кл/м²}\).
Электрическое поле (E между пластинами): Напряжение между пластинами может быть найдено через разность напряженности полей от каждой пластины, но так как они одного знака, мы берем их сумму.
\[ E = E_1 + E_2 = \frac{\sigma_1}{2\varepsilon_0} + \frac{\sigma_2}{2\varepsilon_0} = \frac{\sigma_1 + \sigma_2}{2\varepsilon_0} = \frac{1,77 \times 10^{-8} + 3,54 \times 10^{-8}}{2 \cdot 8,854 \times 10^{-12}} \] \[ E = \frac{5,31 \times 10^{-8}}{2 \cdot 8,854 \times 10^{-12}} \approx \frac{5,31 \times 10^{-8}}{1,7708 \times 10^{-11}} \approx 2990,6 \, \text{В/м} \]
Разность потенциалов (U): Теперь, зная электрическое поле, рассчитаем разность потенциалов между пластинами. Расстояние между пластинами равно \( d = 0,01 \, \text{м} \):
\[ U = E \cdot d = 2990,6 \, \text{В/м} \cdot 0,01 \, \text{м} \approx 29,91 \, \text{В} \]
Итак, разность потенциалов между двумя параллельными пластинами составляет примерно 29,91 В.