Плоский конденсатор емкостью C = 15·10–12 Ф заряжен до напряжения V = 120 В и отключен от источника тока. Затем в конденсатор была введена стеклянная пластина с диэлектрической проницаемостью ε = 5,6. Найдите энергию электрического поля конденсатора до и после введения пластины.
Решение
Энергия, запасенная в конденсаторе емкостью C, заряженного до напряжения V, определяется соотношением
Подстановка числовых значений величин C и V дает:
Wе1 = 1,08·10–7 Дж = 108 нДж.
При введении стеклянной пластины конденсатор отсоединен от источника тока, следовательно, заряд конденсатора остается неизменным, а его емкость увеличивается до значения εC.
Поэтому энергия конденсатора, заполненного диэлектриком, может быть определена по формуле
Здесь q = CV – заряд конденсатора. Таким образом, электрическая энергия конденсатора при введении диэлектрика уменьшилась. Разность (Wе1 – Wе2) = 90 нДж равна механической работе, совершенной электрическими силами, действующими на диэлектрическую пластину при ее введении в конденсатор. Эта работа положительна. Отсюда можно сделать вывод, что электрические силы, действующие на пластину, стремятся втянуть ее внутрь конденсатора.
Задачи с решениями
1 из 2
