СДАМ ГИА: РЕШУ ЕГЭ
Образовательный портал для подготовки к экзаменам
Физика
≡ физика
сайты - меню - вход - новости




Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Задание 31 № 3689

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 погружённым в масло?

Решение.

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.

Спрятать решение · ·
Serge Wolf 18.05.2016 20:38

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.

Антон

Да, так всё и есть: Заряды на кон­ден­са­торах возрастут и останутся оди­на­ко­выми (между собой).

Платон Киселев 10.06.2016 12:46

Ну почему же увеличится? Ведь со вторым конденсатором никаких физических изменений не произошло. Как тогда энергия изменится?

Антон

На втором конденсаторе увеличится напряжение.

Платон Киселев 11.06.2016 19:17

Так напряжение источника по условию до и после погружения не изменялось, значит, и на конденсаторах до и после будет равна напряжению источника.

Антон

Да, суммарное напряжение постоянно. Но после погружения на первом конденсаторе напряжение уменьшится, на втором — возрастёт.