Каково изменение энергии конденсатора и работа силы электрического поля, когда конденсатор, имеющий электроемкость

Тема: Изменение энергии конденсатора и работа силы электрического поля

Разъяснение:
Изменение энергии конденсатора при заполнении трансформаторным маслом можно рассмотреть с помощью формулы для энергии конденсатора:

\[ E = \frac{1}{2} C V^2 \]

где E - энергия конденсатора, C - электроемкость конденсатора, V - напряжение на конденсаторе.

Для расчета необходимо определить разницу в энергии до и после заполнения конденсатора маслом.

Исходные данные:
C = 0,4 мкФ (микрофарад) - электроемкость конденсатора,
V = 500 В - напряжение на конденсаторе,
εᵣ = 2,5 - относительная диэлектрическая проницаемость масла.

Для данного примера относительная диэлектрическая проницаемость масла учетно только до заполнения, то есть при отключении источника.

Используя формулу энергии конденсатора, можно рассчитать изменение энергии:

\[ \Delta E = \frac{1}{2} C (V^2 - V₀^2) \],

где V₀ - начальное напряжение на конденсаторе.

Таким образом, при заполнении конденсатора маслом изменение энергии конденсатора будет равно разности энергий до и после заполнения.

Работа силы электрического поля в данном случае будет равна изменению энергии конденсатора:

\[ W = \Delta E \]

Демонстрация:
Пусть начальное напряжение на конденсаторе V₀ = 0 В.
Тогда изменение энергии конденсатора будет равно:

\[ \Delta E = \frac{1}{2} \cdot 0,4 \cdot 500^2 - 0 = 50 \, \text{Дж} \]

Работа силы электрического поля также равна 50 Дж.

Совет:
Для лучшего понимания данной темы, рекомендуется изучить основные понятия электростатики, такие как электроемкость, напряжение, заряд, а также формулы, связанные с этими понятиями. Также полезно ознакомиться с принципом работы конденсатора и взаимодействия электрического поля с диэлектриком.

Закрепляющее упражнение:
Рассчитайте изменение энергии конденсатора и работу силы электрического поля, если напряжение на конденсаторе V = 1000 В, а его электроемкость C = 2 мкФ.