№772 ГДЗ Рымкевич 10-11 класс (Физика)

1. Во сколько раз изменится энергия поля заряженного конденсатора, если пространство между пластинами конденсатора заполнить маслом? Рассмотреть случаи: а) конденсатор отключен от источника напряжения; б) конденсатор остается присоединенным к источнику постоянного напряжения. Ответ объяснить, пользуясь законом сохранения энергии.

Электроёмкость плоского конденсатора при заполнении диэлектриком увеличивается в $$\varepsilon$$ раз:

$$C’=\varepsilon C,$$

где для масла $$\varepsilon=2{,}5$$.

Энергия конденсатора:

$$W=\frac{q^2}{2C}=\frac{CU^2}{2}.$$

а) Конденсатор отключён от источника. Заряд $$q$$ остаётся постоянным, поэтому

$$W’=\frac{q^2}{2C’}=\frac{q^2}{2\varepsilon C}=\frac{W}{\varepsilon}.$$

Следовательно,

$$\frac{W’}{W}=\frac{1}{2{,}5}.$$

Энергия уменьшится в $$2{,}5$$ раза: часть энергии идёт на поляризацию диэлектрика.

б) Конденсатор остаётся присоединённым к источнику постоянного напряжения. Напряжение $$U$$ постоянно, значит

$$W’=\frac{C’U^2}{2}=\frac{\varepsilon CU^2}{2}=\varepsilon W.$$

Тогда

$$\frac{W’}{W}=2{,}5.$$

Энергия увеличится в $$2{,}5$$ раза: дополнительная энергия поступает от источника.

Ответ: а) уменьшится в $$2{,}5$$ раза; б) увеличится в $$2{,}5$$ раза.