Глава 14. § 104. Энергия заряженного конденсатора. Применение конденсаторов — с. 345
§ 104. Вопрос 1. Чему равна энергия заряженного конденсатора?
Энергия заряженного конденсатора равна работе по разделению зарядов на его обкладках и сосредоточена в электрическом поле между ними: W = qU/2 = q²/(2C) = CU²/2, где q — заряд конденсатора, U — напряжение между обкладками, C — ёмкость. Формулы выведены для плоского конденсатора, но справедливы для любого. Энергия пропорциональна квадрату напряжённости поля: W ~ E².
§ 104. Вопрос 2. Перечислите основные области применения конденсаторов.
Основная область применения конденсаторов — радиотехника. Кроме того, их используют в клавиатурах компьютеров (изменение ёмкости при нажатии клавиши), в лампах-вспышках фотоаппаратов, для возбуждения лазеров (разрядка батареи конденсаторов большой ёмкости через газоразрядную трубку). Конденсаторы накапливают энергию на некоторое время и отдают её почти мгновенно, но заменить аккумуляторы как источники энергии не могут: запас энергии невелик, и заряд постепенно утекает.
§ 104. Образец заданий ЕГЭ, задание 1. Как изменится энергия электрического поля конденсатора, если заряд на его обкладках уменьшить в 2 раза?
1) не изменится
2) уменьшится в 2 раза
3) уменьшится в 4 раза
4) увеличится в 2 раза
1) не изменится
2) уменьшится в 2 раза
3) уменьшится в 4 раза
4) увеличится в 2 раза
Ёмкость конденсатора от заряда не зависит и остаётся прежней. Энергия W = q²/(2C) пропорциональна квадрату заряда. При q₂ = q₁/2 получаем W₂ = (q₁/2)²/(2C) = W₁/4, то есть энергия уменьшится в 4 раза.
Ответ: 3) уменьшится в 4 раза.
Ответ: 3) уменьшится в 4 раза.
§ 104. Образец заданий ЕГЭ, задание 2. Конденсатор подключён к источнику постоянного напряжения. Как изменится энергия электрического поля внутри конденсатора, если увеличить в 2 раза расстояние между обкладками конденсатора?
1) не изменится
2) увеличится в 2 раза
3) уменьшится в 2 раза
4) правильный ответ не приведён
1) не изменится
2) увеличится в 2 раза
3) уменьшится в 2 раза
4) правильный ответ не приведён
Конденсатор подключён к источнику, поэтому напряжение U постоянно. Ёмкость плоского конденсатора C = ε₀εS/d обратно пропорциональна расстоянию, значит при d₂ = 2d₁ ёмкость уменьшается в 2 раза. Энергия W = CU²/2 при постоянном U пропорциональна C, поэтому уменьшается в 2 раза.
Ответ: 3) уменьшится в 2 раза.
Ответ: 3) уменьшится в 2 раза.