Электростатика — Задание 21 ЕГЭ по физике №00008969 | Global EE
Электростатика — Задание 21 ЕГЭ по физике №00008969
№2. Задание 21
ID: 00008969
Плоский воздушный конденсатор подключили к источнику постоянного напряжения и зарядили. Не отключая конденсатор от источника, увеличили расстояние между его пластинами в 2 раза. Во сколько раз при этом изменилась энергия электрического поля, накопленная конденсатором? Ответ поясните, указав, какие физические закономерности Вы использовали для объяснения.
Источник: ФИПИ
Решение
Дано:
конденсатор подключён к источнику (U = const), расстояние $d_2 = 2d_1$
Найти:
$W_2 / W_1$
Решение:
Так как конденсатор не отключался от источника, напряжение на нём остаётся постоянным: $U = \text{const}$. Энергия конденсатора: $$W = \frac{CU^2}{2}.$$ Ёмкость плоского конденсатора: $$C = \frac{\varepsilon \varepsilon_0 S}{d}.$$ При увеличении расстояния в 2 раза ($d_2 = 2d_1$) ёмкость уменьшается в 2 раза: $$C_2 = \frac{\varepsilon \varepsilon_0 S}{2d_1} = \frac{C_1}{2}.$$ Находим отношение энергий: $$\frac{W_2}{W_1} = \frac{C_2 U^2 / 2}{C_1 U^2 / 2} = \frac{C_2}{C_1} = \frac{1}{2}.$$ Энергия конденсатора уменьшилась в 2 раза.
