Фізіка. 10 клас

Пераканацца ў тым, што зараджаны кандэнсатар валодае энергіяй, можна з дапамогай доследу. Збяром электрычны ланцуг, які складаецца з крыніцы току, кандэнсатара і электрычнай лямпы. Схема ланцуга прыведзена на малюнку 125. Зарадзім кандэнсатар, далучыўшы яго да крыніцы току. Затым адключым кандэнсатар ад крыніцы току і падключым яго да лямпы. Пры гэтым назіраем кароткачасовую ўспышку святла. У дадзеным выпадку падчас разрадкі кандэнсатара энергія, назапашаная ім пры зарадцы, ператвараецца ва ўнутраную энергію спіралі лямпы, частка гэтай энергіі расходуецца на выпраменьванне святла. У час праходжання электрычнага току па ланцугу з крыніцай току кандэнсатар зараджаўся, гэта значыць на яго абкладках назапашваліся электрычныя зарады. Пры гэтым паміж абкладкамі кандэнсатара і ў прасторы вакол яго ўзнікла электрастатычнае поле. Сумарны электрычны зарад абедзвюх абкладак кандэнсатара да яго зарадкі, падчас зарадкі і пасля разрадкі роўны нулю. Адзіная змена, якая адбылася пры разрадцы кандэнсатара, заключаецца ў тым, што знікла электрастатычнае поле, якое стваралася зарадамі абедзвюх абкладак кандэнсатара. Такім чынам, энергіяй валодала электрастатычнае поле, утворанае зарадамі абкладак зараджанага кандэнсатара.

Калі форма і памеры абкладак кандэнсатара, а таксама адлегласць паміж імі і дыэлектрычныя ўласцівасці асяроддзя, якое запаўняе прастору паміж абкладкамі, застаюцца нязменнымі, то напружанне на кандэнсатары прама прапарцыянальнае модулю зараду яго абкладак  (мал. 125.1). Каб павялічыць модуль зараду на абкладках ад q_i да qi + δq, знешняй сіле неабходна выканаць работу  па перамяшчэнні бясконца малой дадатнай порцыі зараду δq з адмоўнай абкладкі на дадатную. Гэтай рабоце на малюнку 125.1 адпавядае плошча заштрыхаванага слупка. Поўная ж работа А_знеш па зарадцы кандэнсатара да напружання U роўная суме плошчаў усіх аналагічных слупкоў, гэта значыць плошчы фігуры пад графікам залежнасці U(q). У дадзеным выпадку — плошчы трохвугольніка, роўнай палове здабытку яго асновы на вышыню:

Прырашчэнне энергіі электрастатычнага поля зараджанага кандэнсатара роўнае рабоце, выкананай знешняй сілай пры яго зарадцы:

Улічваючы, што q = CU, формулу для вызначэння энергіі электрастатычнага поля зараджанага кандэнсатара можна запісаць у выглядзе:

, або . 

Энергію электрастатычнага поля зараджанага плоскага кандэнсатара можна выразіць праз напружанасць  поля, сканцэнтраванага паміж яго абкладкамі (мал. 125.2). Электраёмістасць плоскага кандэнсатара , напружанне паміж абкладкамі U = Ed. Такім чынам,

дзе V = Sd — аб’ём прасторы паміж абкладкамі кандэнсатара.