Вопрос школьника
Расстояние между пластинами плоского конденсатора увеличили в 3 раза. Во сколько раз изменился заряд, напряжение между пластинами и напряженность поля, если конденсатор: а) отключен от источника напряжения; б) остается подключенным к источнику постоянного напряжения?
Ответ от учителя
Рассмотрим каждый пункт по отдельности:
а) Если конденсатор отключен от источника напряжения, то заряд на пластинах останется неизменным. Это связано с тем, что заряд на пластинах зависит только от напряжения между ними и емкости конденсатора, а не от расстояния между пластинами. Следовательно, заряд не изменится.
Напряжение между пластинами изменится в 3 раза. Это связано с тем, что напряжение между пластинами пропорционально расстоянию между ними: $U = Ed$, где $U$ — напряжение, $E$ — напряженность поля, $d$ — расстояние между пластинами. При увеличении расстояния в 3 раза напряжение также увеличится в 3 раза.
Напряженность поля изменится в 3 раза. Это связано с тем, что напряженность поля пропорциональна напряжению между пластинами: $E = U/d$. При увеличении напряжения в 3 раза и увеличении расстояния в 3 раза напряженность поля останется неизменной.
б) Если конденсатор остается подключенным к источнику постоянного напряжения, то заряд на пластинах изменится. Это связано с тем, что при изменении расстояния между пластинами емкость конденсатора также изменится. Емкость конденсатора пропорциональна площади пластин и обратно пропорциональна расстоянию между ними: $C = epsilon_0 S/d$, где $C$ — емкость, $epsilon_0$ — электрическая постоянная, $S$ — площадь пластин. При увеличении расстояния в 3 раза емкость уменьшится в 3 раза, а значит, заряд на пластинах также уменьшится в 3 раза.
Напряжение между пластинами изменится в 3 раза, как и в предыдущем случае.
Напряженность поля останется неизменной, так как при изменении заряда и напряжения между пластинами емкость и расстояние между пластинами изменяются пропорционально, а значит, напряженность поля остается неизменной.
