Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 4037
2017-08-20 
Конденсатор подключен к аккумулятору. Как изменится энергия конденсатора при раздвигании его пластин? Как согласуется это изменение с законом сохранения энергии? Каким будет ответ в случае, если заряженный конденсатор отключен от аккумулятора перед раздвиганием пластин?
Решение:
Энергия заряженного конденсатора $W_{p} = \frac{CU^{2}}{2}$, где $C = \frac{ \epsilon_{0} S}{d}$. Пока конденсатор соединен с источником постоянной ЭДС, $U = const$. Емкость $C$ при увеличении расстояния $d$ между пластинами уменьшается. Значит, уменьшается и $W_{p}$. Куда же «исчезает» энергия конденсатора и вдобавок энергия, потраченная на раздвигание пластин (ведь нужно было преодолеть их взаимное притяжение)? Противоречие с законом сохранения энергии, разумеется, кажущееся: ведь конденсатор не является замкнутой системой, он подключен к аккумулятору. При уменьшении емкости конденсатора уменьшается и его заряд. Уходящий с конденсатора заряд проходит через аккумулятор, совершая работу против сторонних сил. Вследствие этого увеличивается запасенная в аккумуляторе энергия, т. е. аккумулятор подзаряжается. Если же цепь разомкнуть, то напряжение на конденсаторе уже не будет постоянным. Теперь постоянным будет заряд $q$ конденсатора. Поэтому формулу для энергии заряженного конденсатора удобно записать в виде $W_{p} = \frac{q^{2}}{2C}$. При уменьшении $C$ (раздвигании пластин) энергия конденсатора увеличивается: внешние силы совершают положительную работу, а энергии «уйти» некуда!
Ответ: энергия конденсатора уменьшается; увеличивается энергия, запасенная в аккумуляторе; энергия отключенного от источника конденсатора при раздвигании пластин растет.
Конденсатор подключен к аккумулятору. Как изменится энергия конденсатора при раздвигании его пластин? Как согласуется это изменение с законом сохранения энергии? Каким будет ответ в случае, если заряженный конденсатор отключен от аккумулятора перед раздвиганием пластин?
Решение:
Энергия заряженного конденсатора $W_{p} = \frac{CU^{2}}{2}$, где $C = \frac{ \epsilon_{0} S}{d}$. Пока конденсатор соединен с источником постоянной ЭДС, $U = const$. Емкость $C$ при увеличении расстояния $d$ между пластинами уменьшается. Значит, уменьшается и $W_{p}$. Куда же «исчезает» энергия конденсатора и вдобавок энергия, потраченная на раздвигание пластин (ведь нужно было преодолеть их взаимное притяжение)? Противоречие с законом сохранения энергии, разумеется, кажущееся: ведь конденсатор не является замкнутой системой, он подключен к аккумулятору. При уменьшении емкости конденсатора уменьшается и его заряд. Уходящий с конденсатора заряд проходит через аккумулятор, совершая работу против сторонних сил. Вследствие этого увеличивается запасенная в аккумуляторе энергия, т. е. аккумулятор подзаряжается. Если же цепь разомкнуть, то напряжение на конденсаторе уже не будет постоянным. Теперь постоянным будет заряд $q$ конденсатора. Поэтому формулу для энергии заряженного конденсатора удобно записать в виде $W_{p} = \frac{q^{2}}{2C}$. При уменьшении $C$ (раздвигании пластин) энергия конденсатора увеличивается: внешние силы совершают положительную работу, а энергии «уйти» некуда!
Ответ: энергия конденсатора уменьшается; увеличивается энергия, запасенная в аккумуляторе; энергия отключенного от источника конденсатора при раздвигании пластин растет.
