2017-01-08
Конденсатор подключен к аккумулятору. Раздвигая пластины конденсатора, мы преодолеваем силы электростатического притяжения между его пластинами и, следовательно, совершаем положительную работу. На что идет эта работа? Что происходит с энергией конденсатора?
Решение:
Эта работа идет на увеличение энергии аккумулятора. Поскольку пластины конденсатора все время остаются присоединенными к клеммам аккумулятора, разность потенциалов, приложенная к ним, остается постоянной, следовательно, заряд на них должен уменьшаться. В самом деле, заряд конденсатора
$q = CU = U \epsilon_{0} S /d$,
где $C$ — емкость конденсатора, $U$ — разность потенциалов, $S$ — площадь пластин конденсатора, $d$ — расстояние между ними. Если $U$ остается постоянным, а $d$ возрастает, $q$ должно уменьшиться. Происходит частичный разряд конденсатора, и в цепи протекает ток в направлении, указанном стрелкой на рис., вследствие чего аккумулятор заряжается.
При раздвигании пластин конденсатора энергия электрического поля $W$ в конденсаторе уменьшается. В самом деле, $W = CU^{2}/2$, и если $U$ постоянно, а $C$ уменьшается, то $W$ также уменьшается. Освободившаяся энергия конденсатора идет на зарядку аккумулятора. Таким образом, на увеличение энергии аккумулятора идет вся работа, затрачиваемая на раздвигание пластин, и часть энергии, запасенной в конденсаторе.