Номер 2, страница 142 - гдз по физике 9 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 5. Электромагнитные колебания и волны. Параграф 27. Энергия электрического поля конденсатора. Энергия магнитного поля катушки. Вопросы - номер 2, страница 142.

Условие.

2. Почему постоянный ток не может существовать в цепи, содержащей конденсатор?

Решение.

2. Решение

Постоянный ток — это упорядоченное движение заряженных частиц, которое может существовать только в замкнутой электрической цепи. Конденсатор по своей конструкции представляет собой два проводника (обкладки), которые разделены слоем диэлектрика (изолятора).

При подключении конденсатора к источнику постоянного напряжения (например, к батарее) в цепи возникает кратковременный зарядный ток. Электроны начинают перемещаться от отрицательного полюса источника на одну обкладку конденсатора и от другой обкладки к положительному полюсу источника. В результате на обкладках накапливаются заряды противоположных знаков.

По мере накопления заряда на обкладках между ними возникает разность потенциалов (напряжение). Это напряжение направлено встречно напряжению источника и препятствует дальнейшему движению зарядов. Когда напряжение на конденсаторе становится равным напряжению источника, зарядный ток прекращается.

Поскольку обкладки конденсатора физически разделены диэлектриком, который в идеале не проводит электрический ток, установившееся движение зарядов через конденсатор невозможно. Таким образом, для постоянного тока конденсатор представляет собой разрыв цепи.

Это можно также объяснить с помощью понятия емкостного сопротивления, формула которого: $X_C = \frac{1}{2\pi f C}$, где $\text{f}$ — частота тока, а $\text{C}$ — емкость конденсатора. Для постоянного тока частота $f=0$, следовательно, емкостное сопротивление стремится к бесконечности ($X_C \to \infty$). Бесконечно большое сопротивление эквивалентно разрыву в электрической цепи.

Ответ: Постоянный ток не может существовать в цепи, содержащей конденсатор, потому что обкладки конденсатора разделены слоем диэлектрика, который является изолятором и создает разрыв в цепи для постоянного тока. Ток в такой цепи течет только в течение короткого времени, пока конденсатор заряжается до напряжения источника, после чего движение зарядов полностью прекращается.