На рисунке изображена схема электрической цепи, в состав которой входят последовательно соединенные резистор, незаряженный плоский конденсатор, высоковольтный источник постоянного напряжения с пренебрежимо малым внутренним сопротивлением и разомкнутый ключ. Напряжение источника
площадь пластин конденсатора
расстояние между пластинами
Все пространство между обкладками конденсатора заполнено дистиллированной водой, которая не проводит электрический ток и обладает диэлектрической проницаемостью
Ключ замыкают и дожидаются зарядки конденсатора. Затем, не размыкая ключа, очень медленно удаляют из пространства между пластинами всю воду. Какую работу совершают внешние силы в процессе удаления воды из конденсатора? Считайте, что
1) После замыкания ключа конденсатор зарядится до напряжения U и приобретет заряд где
— электрическая емкость конденсатора в отсутствие диэлектрика между пластинами.
2) После заполнения пространства между пластинами конденсатора водой емкость конденсатора увеличится и станет равна Напряжение на конденсаторе не изменится, поэтому его заряд возрастет до величины
3) При дозарядке конденсатора через источник протечет заряд
4) Так как процесс дозарядки происходит очень медленно, то теплота в резисторе не выделяется. Поэтому, согласно закону сохранения энергии для замкнутой электрической цепи, работа источника и работа внешних сил расходуются на изменение энергии конденсатора:
Ответ: +2,4 мДж.

