A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre. Megoldás. A feltöltött síkkondenzátor elektromos tere a fémlemezben elektromos megosztást hoz létre. A fémlemez belsejében az elektromos térerősség nulla, emiatt a rendszer két sorosan kapcsolt kondenzátornak tekinthető. Mivel a síkkondenzátor kapacitása fordítottan arányos a lemezek távolságával, a lemeztávolságnak megfelelő kapacitás ahol a fémlemez nélküli (belül üres) kondenzátor kapacitása. A fémlemez kiemelése előtt a rendszer elektrosztatikus energiája: | | A fémlemez kihúzása után az elektrosztatikus energia lesz, ez nagyobb, mint amennyi a kezdeti energia volt. Az elektrosztatikus energia mellett az tömegű fémlemez gravitációs helyzeti energiája is megváltozik a lemez kiemelése során. A változás: A munkatétel szerint a lemez (lassú) kiemelésekor végzett munka: | |
Megjegyzés. A munkát megadó képletből leolvashatjuk, hogy a lemez magassagú emelése során átlagosan nagyságú erőt kell kifejtenünk. (Belátható, hogy az erő az emelés során jó közelítéssel állandó, tehát átlagos erő helyett pillanatnyi erőt is mondhatunk.) Az erő képletében az első tag a fémlemez súlya, a második pedig az elektromos mező által kifejtett, függőlegesen lefelé irányú erő. Ez utóbbi azért tűnhet meglepőnek, mert a feladatban szereplő síkkondenzátor elektromos tere ‐ a szokásos közelítésben ‐ homogén és vízszintes irányú! A kondenzátor széleinél azonban az elektromos mező ténylegesen inhomogén, van függőleges irányú komponense is! Ez az inhomogenitás okozza a fémlemez kiemelése során fellépő függőleges irányú elektromos erőhatást. |