Номер 2, страница 345 - гдз по физике 10 класс учебник Хижнякова, Синявина

Основы электродинамики. Глава 12. Разность потенциалов. Энергия электростатического поля. Параграф 63. Энергия электростатического поля. Вопросы - номер 2, страница 345.

Условие.

2. Какой опыт подтверждает, что электростатическое поле плоского заряженного конденсатора обладает энергией?

Решение.

Опыт, который наглядно подтверждает, что электростатическое поле плоского заряженного конденсатора обладает энергией, заключается в его разрядке через потребитель электрической энергии, например, лампочку накаливания.

Порядок проведения опыта:

1. Взять конденсатор достаточно большой ёмкости и зарядить его от источника постоянного напряжения (например, батарейки или блока питания).

2. Отключить конденсатор от источника питания. На данном этапе энергия накоплена в электрическом поле между обкладками конденсатора.

3. Подключить к выводам заряженного конденсатора электрическую лампочку небольшой мощности (например, от карманного фонаря).

Наблюдение и вывод:

В момент замыкания цепи лампочка ярко вспыхивает и затем гаснет. Вспышка света и сопутствующее выделение тепла являются проявлением энергии. Поскольку в замкнутой цепи «конденсатор-лампочка» не было внешних источников тока, то работа по созданию световой и тепловой энергии была совершена за счёт энергии, запасённой в самом конденсаторе.

Эта энергия $\text{W}$ хранилась в виде энергии электростатического поля между его обкладками. При разрядке конденсатора электрическое поле исчезает, а его энергия преобразуется в другие виды энергии. Величина этой энергии определяется формулами:

$W = \frac{CU^2}{2} = \frac{q^2}{2C} = \frac{qU}{2}$

где $\text{C}$ – электроёмкость конденсатора, $\text{U}$ – напряжение между обкладками, $\text{q}$ – заряд на обкладках.

Таким образом, данный опыт доказывает, что электростатическое поле обладает энергией, способной совершать работу.

Ответ: Опыт с разрядкой предварительно заряженного конденсатора через электрическую лампочку. Кратковременная яркая вспышка света доказывает, что в конденсаторе был запасён некоторый объем энергии (в виде энергии электростатического поля), которая в процессе разрядки перешла в световую и тепловую энергию.