Номер 2, страница 423 - гдз по физике 10 класс учебник Касьянов

Вопросы. Параграф 93. Энергия электростатического поля. 15. Энергия электромагнитного взаимодействия неподвижных зарядов. Электростатика - номер 2, страница 423.

Условие.

2. От каких величин зависит энергия электростатического поля, запасённая конденсатором?

Решение.

Решение

Энергия $W$ электростатического поля, запасённая в конденсаторе, является энергией электрического поля, созданного зарядами на его обкладках. Эту энергию можно выразить через основные характеристики конденсатора с помощью трёх эквивалентных формул:

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

2. Через электроёмкость конденсатора $C$ и напряжение $U$ между обкладками:
$W = \frac{CU^2}{2}$

3. Через заряд $q$ и электроёмкость $C$:
$W = \frac{q^2}{2C}$

Эти три формулы взаимосвязаны через основное определение электроёмкости: $C = \frac{q}{U}$.

Из приведённых формул видно, что энергия, запасённая конденсатором, зависит от любых двух из трёх следующих величин:

• Заряд на обкладках конденсатора ($q$).
• Напряжение между обкладками ($U$).
• Электроёмкость конденсатора ($C$).

В свою очередь, электроёмкость конденсатора зависит от его геометрических параметров (например, для плоского конденсатора — от площади пластин и расстояния между ними) и от диэлектрической проницаемости диэлектрика, находящегося между пластинами. Таким образом, можно сказать, что энергия конденсатора в конечном счёте определяется его конструкцией и степенью его заряженности (т.е. величиной заряда или напряжения).

Ответ: Энергия электростатического поля, запасённая конденсатором, зависит от его электроёмкости, заряда и напряжения между обкладками. Для расчёта энергии достаточно знать любые две из этих трёх величин.