Конденсаторы — Задание 25 ЕГЭ по физике №00002993

Дано:

$C_0 = 16 \text{ мкФ} = 16 \cdot 10^{-6} \text{ Ф}, \quad \varepsilon = 4, \quad U = 6 \text{ В}$

Найти:

$\Delta W = W_1 - W_2$ — ?

Решение:

Поскольку конденсатор не отключают от источника, напряжение $U = \text{const}$.

После введения диэлектрика ёмкость возросла в $\varepsilon = 4$ раза:

$$C_1 = \varepsilon \cdot C_0 = 4 \cdot 16 \text{ мкФ} = 64 \text{ мкФ}$$

После извлечения пластины ёмкость возвращается к исходному значению:

$$C_2 = C_0 = 16 \text{ мкФ}$$

Энергия конденсатора при постоянном напряжении:

$$W = \frac{C U^2}{2}$$

Изменение энергии:

$$\Delta W = W_1 - W_2 = \frac{(C_1 - C_2) U^2}{2}$$

$$\Delta W = \frac{(64 - 16) \cdot 10^{-6} \cdot 36}{2} = \frac{48 \cdot 10^{-6} \cdot 36}{2}$$

$$\Delta W = 48 \cdot 10^{-6} \cdot 18 = 864 \cdot 10^{-6} \text{ Дж} = 864 \text{ мкДж}$$