3 Плоский конденсатор зарядили и отключили от источника тока. Как изменится энергия электрического поля внутри конденсатора, если увеличить в 2 раза расстояние между обкладками конденсатора?

Привет! Давай разберемся, как изменится энергия конденсатора. Важно, что конденсатор отключен от источника тока, это значит, что заряд на обкладках остается постоянным.

Дано:

• Конденсатор заряжен и отключен.
• Расстояние между обкладками увеличили в 2 раза (d₂ = 2 * d₁).

Найти:

• Как изменится энергия (W)?

Решение:

Формула для плоского конденсатора:

• C = (ε₀ * S) / d

где ε₀ — диэлектрическая проницаемость вакуума, S — площадь пластин, d — расстояние между пластинами.

Энергия конденсатора может быть выражена несколькими способами. Так как заряд (q) постоянен (конденсатор отключен от источника), будем использовать формулу:

• W = q² / (2 * C)

Сначала посмотрим, как изменится электроемкость (C), когда расстояние (d) увеличится в 2 раза:

• C₁ = (ε₀ * S) / d₁

• C₂ = (ε₀ * S) / d₂ = (ε₀ * S) / (2 * d₁) = 1/2 * (ε₀ * S) / d₁ = 1/2 * C₁

То есть, электроемкость уменьшится в 2 раза.

Теперь посмотрим, как изменится энергия:

• W₁ = q² / (2 * C₁)

• W₂ = q² / (2 * C₂) = q² / (2 * (1/2 * C₁)) = q² / C₁ = 2 * (q² / (2 * C₁)) = 2 * W₁

Энергия увеличится в 2 раза.

Ответ:

Энергия электрического поля внутри конденсатора увеличится в 2 раза.