Номер 1, страница 273 - гдз по физике 10 класс учебник Кабардин, Орлов

1. Опишите опыт, доказывающий, что электрическое поле между обкладками заряженного конденсатора обладает энергией.

1. Опишите опыт, доказывающий, что электрическое поле между обкладками заряженного конденсатора обладает энергией.

Для доказательства того, что электрическое поле заряженного конденсатора обладает энергией, можно провести следующий простой опыт. Возьмем конденсатор достаточно большой ёмкости (например, электролитический) и зарядим его от источника постоянного тока, например, от батарейки или выпрямителя. После зарядки отключим конденсатор от источника.

Затем к выводам заряженного конденсатора подключим электрическую лампочку небольшой мощности (например, от карманного фонаря или светодиод). В момент подключения мы увидим короткую, но яркую вспышку света. Лампочка загорается, потому что через неё проходит электрический ток при разрядке конденсатора.

Электрический ток, проходя через потребитель (лампочку), совершает работу, которая превращается во внутреннюю энергию (нагрев) и энергию света. Способность совершать работу является главным признаком обладания энергией. В данном случае работу совершает электрическое поле конденсатора, перемещая свободные заряды по цепи. Следовательно, энергия, выделившаяся в лампочке в виде тепла и света, была до этого запасена в электрическом поле конденсатора.

Таким образом, этот опыт наглядно демонстрирует, что заряженный конденсатор, а точнее его электрическое поле, обладает энергией, которая может быть преобразована в другие виды энергии.

Ответ: Опыт с разрядкой предварительно заряженного конденсатора через электрическую лампочку, которая при этом вспыхивает, доказывает, что электрическое поле конденсатора обладает энергией, способной совершать работу.

2. Чему равна энергия заряженного конденсатора?

Энергия заряженного конденсатора — это энергия его электрического поля, сосредоточенного в основном между обкладками. Она равна работе, которую совершает электрическое поле при разрядке конденсатора до нулевого заряда. Эту энергию можно рассчитать по одной из трёх эквивалентных формул, в зависимости от того, какие величины известны.

1. Через заряд $\text{q}$ на одной из обкладок и напряжение $\text{U}$ (разность потенциалов) между обкладками:
$W = \frac{qU}{2}$

2. Через электроёмкость конденсатора $\text{C}$ и напряжение $\text{U}$ между обкладками. Используя соотношение $q = CU$, получаем:
$W = \frac{CU^2}{2}$

3. Через электроёмкость $\text{C}$ и заряд $\text{q}$. Используя соотношение $U = q/C$, получаем:
$W = \frac{q^2}{2C}$

Здесь $\text{W}$ – энергия, измеряемая в джоулях (Дж), $\text{q}$ – заряд в кулонах (Кл), $\text{U}$ – напряжение в вольтах (В), $\text{C}$ – электроёмкость в фарадах (Ф).

Ответ: Энергия заряженного конденсатора $\text{W}$ может быть вычислена по формулам: $W = \frac{qU}{2}$, $W = \frac{CU^2}{2}$ или $W = \frac{q^2}{2C}$, где $\text{q}$ — заряд, $\text{U}$ — напряжение, $\text{C}$ — электроёмкость конденсатора.