Сколько изменится энергия конденсатора, если его обкладки развести на расстояние, составляющее 2 раза больше

Тема урока: Конденсаторы и их энергия

Разъяснение: Конденсатор - это устройство, которое накапливает и хранит энергию в электрическом поле. Его энергия определяется формулой:

E = (1/2) * C * V^2,

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

При разведении обкладок на новое расстояние, составляющее двойное от первоначального, емкость конденстора изменяется. Емкость обратно пропорциональна расстоянию между обкладками, следовательно, если первоначальное расстояние было d, то новая емкость будет C" = C * (d / 2d) = C / 2.

Поскольку энергия конденсатора пропорциональна квадрату напряжения, а заряд конденсатора сохраняется при восстановлении, напряжение на конденсаторе остается неизменным. Следовательно, энергия конденсатора после разведения обкладок будет равна:

E" = (1/2) * C" * V^2 = (1/2) * (C / 2) * V^2 = (1/4) * C * V^2.

Таким образом, энергия конденсатора изменится в 4 раза.

Пример: Поскольку заряд конденсатора восстанавливается, то напряжение на конденсаторе остается неизменным, и формула для изменения энергии конденсатора будет E" = (1/4) * C * V^2.

Совет: Для более полного понимания концепции изменения энергии конденсаторов при изменении их емкости и напряжения, рекомендуется ознакомиться с теорией электрических цепей и законом сохранения заряда.

Закрепляющее упражнение: Если исходная емкость конденсатора составляет 10 мкФ и напряжение - 50 В, найдите изменение энергии конденсатора при разведении обкладок на двойное расстояние.