Два одинаковых воздушных конденсатора соединены последовательно и подключены к источнику постоянного напряжения. Затем один из них, не разрывая цепь, опустили в масло с диэлектрической проницаемостью Как и во сколько раз при этом изменится энергия второго конденсатора, который остался не погруженным в масло?
Пусть — ЭДС источника тока. В силу закона сохранения электрического заряда, в начальном состоянии заряды на последовательно соединенных конденсаторах одинаковы:
При одинаковой емкости конденсаторов напряжения на них также одинаковы:
Энергия второго конденсатора равна
В конечном состоянии (все обозначения, относящиеся к конечному состоянию, снабжены штрихами) заряды на конденсаторах по-прежнему одинаковы, но емкости конденсаторов разные ( и С), и напряжения на конденсаторах тоже разные:
причем
Отсюда получаем:
Энергия второго конденсатора:
Таким образом:
Ответ: энергия увеличится в раза.


Уважаемые! Вы пишете: "В конечном состоянии . . . заряды на конденсаторах по-прежнему одинаковы". Давайте рассматривать систему из двух конденсаторов как один составной конденсатор. Очевидно, после погружения одной из его частей в масло его общая ёмкость увеличится, но в условии сказано, что конденсатор(ы) "подключены к источнику постоянного напряжения. Затем один из них, НЕ РАЗРЫВАЯ ЦЕПЬ ...", то есть наш составной конденсатор остаётся подключенным к источнику напряжения, при этом его ёмкость насильно увеличивают. Это означает, что закон сохранения заряда (который вы используете в своём решении) работать не будет, конденсатор ДОзарядится до бОльшего заряда, нежели было до того Q = C*U, и станет Q’=C’ * U. Так как С’>C, то и Q’ > Q.
Да, так всё и есть:
Заряды на конденсаторах возрастут и останутся одинаковыми (между собой).
Ну почему же увеличится? Ведь со вторым конденсатором никаких физических изменений не произошло. Как тогда энергия изменится?
На втором конденсаторе увеличится напряжение.
Так напряжение источника по условию до и после погружения не изменялось, значит, и на конденсаторах до и после будет равна напряжению источника.
Да, суммарное напряжение постоянно. Но после погружения на первом конденсаторе напряжение уменьшится, на втором — возрастёт.