Источник ЭДС, подключенный к конденсатору

Автор: Как Вы считаете, что произойдет, если источник ЭДС подключить к конденсатору (рис. 16.2)?

Рис. 16.2

Читатель: Я думаю, что эта ситуация аналогична только что разобранной: обкладки конденсатора приобретут заряды: левая – отрицательный, правая – положительный. А поскольку цепь разомкнута, то разность потенциалов между обкладками будет равна ЭДС: U = õ.

Автор: Совершенно верно. Теперь можно решить следующую задачу.

Задача 16.2. К батарее с ЭДС õ = 200 В подключили воздушный конденсатор, площадь пластины которого S = 12,6 см², а расстояние между пластинами d = 1,0 мм. Какую работу совершит батарея при заполнении пространства между обкладками конденсатора диэлектриком, проницаемость которого e = 5,5?

õ = 200 В S = 12,6 см2 d = 1,0 мм e = 5,5	Решение. До заполнения конденсатора диэлектриком его емкость была равна , а после заполнения . Поскольку напряжение на конденсаторе поддерживалось постоянным и равным
А = ?

по величине õ, то заряды на конденсаторе до и после заполнения диэлектриком были равны соответственно

q₁ = C₁õ õ и q₂ = C₂õ õ.

То есть заряд на обкладках конденсатора увеличится на величину

Dq = q₂ – q₁ õ – õ = õ(e –1).

Такое количество положительного заряда было перемещено источником с отрицательно заряженной обкладки конденсатора на положительную. Иными словами, заряд Dq под действием внешней силы преодолел разность потенциалов U = õ. Значит, работа источника равна

А = DqU = õ(e –1) õ = (e –1) õ² =

=

» 2,0×10^–6 Дж = 2,0 мкДж.

Ответ: А = (e –1) õ² = 2,0 мкДж.

СТОП! Решите самостоятельно: В2, В3, С2, С3.