Задания
Версия для печати и копирования в MS WordКонденсатор электроемкостью 0,5 Ф был заряжен до напряжения 4 В. Затем к нему подключили параллельно незаряженный конденсатор электроемкостью 0,5 Ф. Какова энергия системы из двух конденсаторов после их соединения? (Ответ дать в джоулях.)
Решение.
Заряд первого конденсатора был равен После подсоединения к нему незаряженного конденсатора с такой же емкостью, заряд перераспределится и поделится между ними поровну (напряжения на них должны совпадать, поскольку заряд будет перетекать до тех пор, пока потенциалы не станут одинаковыми).
Следовательно, энергия системы из двух конденсаторов после их соединения равна
Ответ: 2.
Раздел кодификатора ФИПИ/Решу ЕГЭ:


а почему нельзя использовать формулу
uq/2 ?
Добрый день!
Можно и эту, но Вам все равно придется искать напряжение на конденсаторах по формуле
.
В итоге, получится:
.
Обратите внимание, что энергия двух конденсаторов после их соединения не равна начальной энергии первого конденсатора. Часть энергии выделяется как тепло на соединительных проводах в процессе перезарядки.
А, если провода будут сверхпроводящими, то куда же денется энергия?!
В свою очередь обращаю внимание на то, что задачи на зарядку, разрядку, перезарядку и так далее относятся не к ЭЛЕКТРОСТАТИКЕ, которая изучается в школе, а к разделу РЕЛАКСАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ, который в школе не изучается и, следовательно, им не место контрольных материалах.
Решать их по формулам электростатики не корректно, а требовать от школьника рассуждений, связанных динамикой зарядки, абсурдно.
Добрый день!
В данной задаче просят найти энергию системы, после того, как все процессы перезарядки закончатся, когда вновь будет простая электростатическая задача. Так что я не очень понимаю, чем эта задача Вас не устраивает. В более сложных модификациях она встречается и в школьных олимпиадах, так что, на мой взгляд, школьникам полезно в этом разобраться уже сейчас.
Что касается, релаксационных процессов. Если соединить конденсаторы проводами с сопротивлениями
и
и по-честному найти зависимость тока от времени, после чего из закона Джоуля-Ленца определить выделившееся тепло, то как раз выделится
. Если же Вы все-таки хотите соединить конденсаторы сверхпроводниками, то, насколько я понимаю, у вас получится бесконечная производная от заряда, а значит, станут значительными эффекты излучения, туда и уйдет избыток энергии.