Энергия поля конденсатора

При решении задач, связанных с определением энергии поля, важно помнить, что при отключении конденсатора от источника питания он сохраняет заряд, а если конденсатор остается подключенным к источнику, то напряжение будет постоянно.

Задача 1. Расстояние между пластинами плоского конденсатора уменьшили в 2 раза. Во сколько раз изменятся: заряд на пластинах, напряжение между пластинами, напряженность поля между пластинами и энергия конденсатора. Рассмотреть два случая: а) конденсатор отключен от источника напряжения; б) конденсатор остается присоединенным к источнику постоянного напряжения.

а) Если конденсатор отключен от питания, то он сохраняет заряд. Следовательно, в этом случае заряд не изменится. Емкость же вырастет вдвое, так как

Энергия

уменьшится вдвое (ведь емкость выросла).

Напряженность поля зависит только от заряда и поэтому тоже не изменится.

б) Если конденсатор подключен к источнику питания, то $Подготовка к ГИА, ОГЭ, ЕГЭ$ , и

– энергия увеличится вдвое. Так как емкость выросла вдвое, следовательно, вдвое вырос и заряд конденсатора. А это значит, что и напряженность поля также вдвое увеличится.

Задача 2. Заряженный конденсатор подключили параллельно к такому же, незаряженному. Во сколько раз изменилась энергия поля первого конденсатора?

При параллельном подключении заряд поделится между двумя конденсаторами поровну. Поэтому, так как

То энергия изменится в 4 раза:

Задача 3. Плотность энергии заряженного конденсатора $Подготовка к ГИА, ОГЭ, ЕГЭ$ Дж/м $Подготовка к ГИА, ОГЭ, ЕГЭ$ . С какой силой взаимодействуют обкладки конденсатора, если их площадь $Подготовка к ГИА, ОГЭ, ЕГЭ$ м $Подготовка к ГИА, ОГЭ, ЕГЭ$ ?

Сила взаимодействия пластин:

Ответ: 3 Дж

Задача 4. Определить энергию заряженного плоского конденсатора с твердым диэлектриком по следующим данным: объем диэлектрика $Подготовка к ГИА, ОГЭ, ЕГЭ$ м $Подготовка к ГИА, ОГЭ, ЕГЭ$ , относительная диэлектрическая проницаемость $Подготовка к ГИА, ОГЭ, ЕГЭ$ , напряженность поля в диэлектрике $Подготовка к ГИА, ОГЭ, ЕГЭ$ В/м.

Ответ: $Подготовка к ГИА, ОГЭ, ЕГЭ$ мДж.

Задача 5. Определить энергию, перешедшую в тепло при соединении конденсаторов одноименно заряженными обкладками. Емкость первого конденсатора $Подготовка к ГИА, ОГЭ, ЕГЭ$ мкФ, второго $Подготовка к ГИА, ОГЭ, ЕГЭ$ мкФ. Напряжение на первом конденсаторе до соединения $Подготовка к ГИА, ОГЭ, ЕГЭ$ В, а на втором – $Подготовка к ГИА, ОГЭ, ЕГЭ$ В.