Если плоский конденсатор, подключенный к источнику напряжения, увеличить расстояние между пластинами в два раза, как изменится его энергия?
Подробное объяснение
Конденсатор остаётся подключенным к источнику, поэтому напряжение на нём постоянно. Ёмкость плоского конденсатора обратно пропорциональна расстоянию между пластинами: при увеличении расстояния вдвое ёмкость уменьшается вдвое. Энергия конденсатора при постоянном напряжении пропорциональна ёмкости, следовательно, энергия также уменьшается вдвое.
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
1
Что произойдёт с зарядом конденсатора, если раздвинуть пластины, не отключая источник?
Заряд конденсатора уменьшится, так как при постоянном напряжении заряд прямо пропорционален ёмкости, а ёмкость уменьшается.
2
Как изменится энергия конденсатора, если отключить его от источника перед раздвижением пластин?
В этом случае заряд остаётся постоянным. При увеличении расстояния ёмкость уменьшается, а энергия (W = Q²/(2C)) возрастает, так как C уменьшается.
3
Почему при раздвижении пластин подключенного конденсатора источник совершает работу?
Источник поддерживает напряжение, перемещая заряды, чтобы компенсировать уменьшение заряда на обкладках, и совершает работу, которая частично идёт на увеличение энергии поля.
Типичные ошибки
1
Считают, что энергия не изменится, так как напряжение постоянно.
Энергия зависит от ёмкости, которая изменяется, поэтому энергия меняется даже при постоянном напряжении.
2
Полагают, что энергия увеличится, так как увеличивается расстояние.
При постоянном напряжении энергия пропорциональна ёмкости, а ёмкость уменьшается, поэтому энергия уменьшается.
3
Путают случаи: подключенный и отключенный конденсатор, применяя не ту формулу.
Для подключенного конденсатора используйте W = CU²/2, для отключенного — W = Q²/(2C).