Вопрос школьника
Конденсатор подключен к источнику постоянного тока. Как изменится энергия электрического поля внутри конденсатора, если увеличить в два раза расстояние между пластинами?
Ответ от учителя
Конденсатор представляет собой устройство, состоящее из двух проводящих пластин, разделенных диэлектриком. При подключении к источнику постоянного тока на пластины конденсатора накапливается заряд, создающий электрическое поле внутри диэлектрика.
Энергия электрического поля в конденсаторе определяется формулой:
W = (1/2) * C * U^2,
где W — энергия электрического поля, C — емкость конденсатора, U — напряжение на пластинах.
При увеличении расстояния между пластинами в два раза, емкость конденсатора уменьшится в два раза, так как емкость обратно пропорциональна расстоянию между пластинами:
C = ε * S / d,
где ε — диэлектрическая проницаемость диэлектрика, S — площадь пластин, d — расстояние между пластинами.
Таким образом, при увеличении расстояния между пластинами в два раза, емкость конденсатора уменьшится в два раза, а напряжение на пластинах останется неизменным. Следовательно, энергия электрического поля внутри конденсатора уменьшится в четыре раза:
W’ = (1/2) * C’ * U^2 = (1/2) * (C/2) * U^2 = (1/4) * C * U^2 = (1/4) * W,
где W’ — новая энергия электрического поля, C’ — новая емкость конденсатора.
Таким образом, при увеличении расстояния между пластинами в два раза, энергия электрического поля внутри конденсатора уменьшится в четыре раза.
