Электростатика

Задание №21. Качественная Задача

№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.

Ответ

Уменьшилась в 2 раза

Видеоразбор

Другие задания по теме «Электростатика» (8)