§ 24. Энергія электрастатычнага поля кандэнсатара
Прыклад 1. Вызначце, як і ў колькі разоў зменіцца энергія электрастатычнага поля зараджанага плоскага паветранага кандэнсатара, калі прастору паміж яго абкладкамі запоўніць газай, дыэлектрычная пранікальнасць якой ε2 = 2. Разгледзьце выпадкі: а) кандэнсатар адключаны ад крыніцы току; б) кандэнсатар падключаны да крыніцы току.
ε1 = 1
ε2 = 2
Рашэнне. Электраёмістасць паветранага кандэнсатара . Электраёмістасць гэтага кандэнсатара пасля запаўнення прасторы паміж абкладкамі газай
. Значыць,
.
У выпадку а) кандэнсатар адключаны ад крыніцы току, таму q2 = q1. Тады калі энергія электрастатычнага поля паветранага кандэнсатара , то энергія электрастатычнага поля гэтага кандэнсатара, запоўненага газай:
Такім чынам, энергія электрастатычнага поля зменшылася ў 2 разы.
У выпадку б) кандэнсатар не быў адключаны ад крыніцы току, таму напружанне паміж яго абкладкамі роўнае напружанню паміж полюсамі крыніцы току U2 = U1 = U. Тады калі энергія электрастатычнага поля паветранага кандэнсатара , то энергія электрастатычнага поля гэтага кандэнсатара, запоўненага газай:
Такім чынам, энергія электрастатычнага поля павялічылася ў 2 разы.
Адказ: а) энергія электрастатычнага поля паменшылася ў 2 разы; б) энергія электрастатычнага поля павялічылася ў 2 разы.
Прыклад 2. Плоскі паветраны кандэнсатар, плошча перакрыцця абкладак якога S = 100 см2, змясцілі ў газу з дыэлектрычнай пранікальнасцю ε = 2,0 і падключылі да крыніцы току з напружаннем на полюсах U = 120 В. Вызначце мінімальную работу, якую неабходна выканаць знешняй сіле, каб пасля адключэння кандэнсатара ад крыніцы току павольна павялічыць адлегласць паміж яго абкладкамі d1 = 1,0 см да d2 = 2,0 см.
S = 100 см2 = 1,00 · 10–2 м2
ε = 2,0
U = 120 В
d1 = 1,0 см = 1,0 · 10–2 м
d2 = 2,0 см = 2,0 · 10–2 м
Рашэнне. Модуль зараду кожнай з абкладак кандэнсатара
Энергія электрастатычнага поля кандэнсатара да змены адлегласці паміж яго аб кладкамі
Пасля адключэння кандэнсатара ад крыніцы току зарады на яго абкладках не змяняюцца.
Энергію электрастатычнага поля кандэнсатара пасля павелічэння адлегласці паміж яго пласцінамі вызначым наступным чынам:
Мінімальная работа, якую неабходна выканаць знешняй сіле, каб павялічыць адлегласць паміж абкладкамі кандэнсатара, роўная прырашчэнню энергіі электрастатычнага поля кандэнсатара, бо пры павольным павелічэнні адлегласці паміж абкладкамі кандэнсатара іх кінетычная энергія застаецца блізкай да нуля.
Адказ: .