2017-10-15
Конденсатор емкостью $C$, заряженный до разности потенциалов $U$, подключают к источнику с ЭДС $\mathcal{E} > U$ через резистор с сопротивлением $R$. Сколько тепла выделится на резисторе при дозарядке конденсатора?
Решение:
Заряд конденсатора после его подключения к источнику должен увеличиться на величину $\Delta q = C( \mathcal{E} - U)$ за счет протекания тока через источник и включенный последовательно с ними резистор. При этом сторонние силы совершат работу $A = \mathcal{E} \Delta q$. Если, как обычно, считать, что процесс дозарядки конденсатора протекает достаточно медленно и, следовательно, можно пренебречь излучением электромагнитной энергии, то в соответствии с законом сохранения энергии можно утверждать, что количество выделившегося тепла $\Delta Q$ меньше работы сторонних сил' на величину приращения электростатической энергии конденсатора, равной $\Delta W = ( \mathcal{E}^{2} - U^{2})C/2$. Пренебрегая сопротивлением соединительных проводов и внутренним сопротивлением источника, найдем на основании сказанного искомое количество тепла $\Delta Q = \mathcal{E} C( \mathcal{E} - U) - \Delta W = ( \mathcal{E} - U)^{2}C/2$.