ID: 00026023
Плоский конденсатор, у которого зазор между обкладками заполнен диэлектриком, подключён к источнику постоянного напряжения. Как изменятся в результате удаления диэлектрика из зазора напряжённость электрического поля в зазоре между обкладками конденсатора и энергия конденсатора?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться. Напряжённость электрического поля в зазоре между обкладками конденсатора Энергия конденсатора
Источник: ФИПИ
Плоский конденсатор с диэлектриком в зазоре подключён к источнику постоянного напряжения — значит напряжение U на обкладках всё время постоянно, а расстояние между обкладками d не меняется. Диэлектрик из зазора убирают.
Напряжённость поля между обкладками плоского конденсатора при заданном напряжении определяется только напряжением и расстоянием между пластинами: $$E=\dfrac{U}{d}$$ Она не зависит от того, есть диэлектрик в зазоре или нет — формула работает и с диэлектриком, и без него, если U и d заданы. Раз U и d не изменились, напряжённость поля тоже не изменилась.
А вот электроёмкость от диэлектрика зависит: $$C=\dfrac{\varepsilon \varepsilon_0 S}{d}$$ Убрали диэлектрик — $\varepsilon$ уменьшилась (стала равна единице вместо значения больше единицы), значит и C уменьшилась.
Энергия заряженного конденсатора при постоянном напряжении: $$W=\dfrac{CU^2}{2}$$ Ёмкость C уменьшилась, напряжение U осталось прежним — значит энергия W тоже уменьшилась.
Итог: напряжённость поля в зазоре не изменилась, а энергия конденсатора уменьшилась — и всё сходится: источник держит и напряжение, и геометрию неизменными, поэтому поле остаётся тем же, а вот запасать энергию конденсатор без диэлектрика способен хуже.