Question

Плоский повітряний конденсатор зарядили до енергії 15 нДж, після чого відключили від джерела струму, а далі розсунули пластини обкладок так, щоб відстань зросла в 3 рази. Чому тепер буде дорівнювати енергія зарядженого конденсатора?

Answer 1

Ответ:

Енергія зарядженого конденсатора визначається за формулою:

E = CU^2 / 2

де:

   E - енергія конденсатора, Дж

   C - ємність конденсатора, Ф

   U - напруга на обкладках конденсатора, В

При розсуванні пластин обкладок конденсатора його ємність зменшується в квадраті від відстані між пластинами:

C = ε0 * S / d

де:

   ε0 - діелектрична проникність вакууму, Ф/м

   S - площа пластин конденсатора, м^2

   d - відстань між пластинами, м

Отже, якщо відстань між пластинами конденсатора збільшилася в 3 рази, то його ємність зменшилася в 9 разів.

З огляду на це, нова енергія конденсатора буде дорівнювати:

E_new = CU_new^2 / 2 = (1/9)CU^2 / 2 = (1/9) * 15 нДж = 1,67 нДж

Отже, нова енергія конденсатора складе 1,67 нДж, що в 9 разів менше, ніж початкова енергія.