1

المرجع الالكتروني للمعلوماتية

تاريخ الفيزياء

علماء الفيزياء

الفيزياء الكلاسيكية

الميكانيك

الديناميكا الحرارية

الكهربائية والمغناطيسية

الكهربائية

المغناطيسية

الكهرومغناطيسية

علم البصريات

تاريخ علم البصريات

الضوء

مواضيع عامة في علم البصريات

الصوت

الفيزياء الحديثة

النظرية النسبية

النظرية النسبية الخاصة

النظرية النسبية العامة

مواضيع عامة في النظرية النسبية

ميكانيكا الكم

الفيزياء الذرية

الفيزياء الجزيئية

الفيزياء النووية

مواضيع عامة في الفيزياء النووية

النشاط الاشعاعي

فيزياء الحالة الصلبة

الموصلات

أشباه الموصلات

العوازل

مواضيع عامة في الفيزياء الصلبة

فيزياء الجوامد

الليزر

أنواع الليزر

بعض تطبيقات الليزر

مواضيع عامة في الليزر

علم الفلك

تاريخ وعلماء علم الفلك

الثقوب السوداء

المجموعة الشمسية

الشمس

كوكب عطارد

كوكب الزهرة

كوكب الأرض

كوكب المريخ

كوكب المشتري

كوكب زحل

كوكب أورانوس

كوكب نبتون

كوكب بلوتو

القمر

كواكب ومواضيع اخرى

مواضيع عامة في علم الفلك

النجوم

البلازما

الألكترونيات

خواص المادة

الطاقة البديلة

الطاقة الشمسية

مواضيع عامة في الطاقة البديلة

المد والجزر

فيزياء الجسيمات

الفيزياء والعلوم الأخرى

الفيزياء الكيميائية

الفيزياء الرياضية

الفيزياء الحيوية

الفيزياء العامة

مواضيع عامة في الفيزياء

تجارب فيزيائية

مصطلحات وتعاريف فيزيائية

وحدات القياس الفيزيائية

طرائف الفيزياء

مواضيع اخرى

علم الفيزياء : مواضيع عامة في الفيزياء : مواضيع اخرى :

Resistance vs. Capacitance

المؤلف:  Sidney B. Cahn Boris E. Nadgorny

المصدر:  A GUIDE TO PHYSICS PROBLEMS

الجزء والصفحة:  part 1 , p 52

11-8-2016

1475

Resistance vs. Capacitance

a) Consider two conductors of some shape. Use them in two alternative ways, as a capacitor and as a resistor as shown in (a) and (b) of Figure 1.1, respectively. In case (a), the space between the conductors is filled with a homogeneous material of permittivity ε, while in case (b), it is filled with a homogeneous material of finite conductivity σ. By considering separately these two cases, prove the relation

Figure 1.1

between the capacitance C in case (a) and the resistance R in case

(b). If you cannot give a general proof, try at least some special example, e.g., parallel plates.

b) Two conducting spheres have their centers a distance apart. Their respective radii are a and b. Show that when c >> a, b the capacitance of this system will be given approximately by

c) Two small, spherical, perfectly conducting electrodes of radii a and b are embedded in an infinite medium of conductivity σ. Their centers are separated by a distance c >> a, b Find the resistance between them without using (a) and (b).

Hint: If two electrodes at potentials V1 and V2 are embedded in a medium of finite conductivity, the currents I1 and I2 leaving each of them are related to the potentials by the formulae V1 = R11 I1 + R12 I2, V2 = R21 I1 + R22 I2. Determine the coefficients Rij by considering cases with I2 = 0 and I1 = 0.

d) Check the results of (b) and (c) by using (a).

SOLUTION

a) Enclose one of the conductors in a surface and use Maxwell’s equation (see Figures 1.2a and 1.2b)

So

(1)

Take the volume integral of (1) and transform into a surface integral:

(2)

Figures 1.2a, b

Using this result and the definition of C, we find

which yields

(3)

Now treat the resistor problem by starting with J = σE. Finding the current flux through the same surface,

So

(4)

Equating (3) and (4), we find

and finally

(5)

The parallel plate capacitor has the following capacitance and resistance:

Thus, we confirm the general result for RC.

b) Find the potential at the surface of each conductor:

(6)

So

(7)

c) Following the hint, consider the potential drop from each conductor to infinity when first I2 = 0, and then I1 = 0:

so

In the same fashion

Now, V1 = (R11 – R12)I and V2 = (R21 – R22)I, where I = I1 = -I2. So we obtain for R

(8)

d) Multiplying (7) by (8), we find the result in (5) with ε = 1

EN

تصفح الموقع بالشكل العمودي