Номер 6, страница 118 - гдз по физике 9 класс учебник Изергин

Глава IV. Электромагнитные колебания и волны. Параграф 23. Конденсатор - номер 6, страница 118.

Условие.

6. От чего зависит энергия электрического поля заряженного конденсатора?

Решение.

Энергия электрического поля заряженного конденсатора – это потенциальная энергия, накопленная в электрическом поле между его обкладками. Эта энергия зависит от ключевых электрических параметров конденсатора.

Энергию $\text{W}$ можно рассчитать по трем взаимосвязанным формулам:

$W = \frac{qU}{2}$ (через заряд $\text{q}$ и напряжение $\text{U}$)

$W = \frac{CU^2}{2}$ (через электроемкость $\text{C}$ и напряжение $\text{U}$)

$W = \frac{q^2}{2C}$ (через заряд $\text{q}$ и электроемкость $\text{C}$)

Из этих формул следует, что энергия электрического поля конденсатора определяется любой парой из трех следующих величин:

- Электрический заряд ($\text{q}$), накопленный на обкладках.
- Напряжение или разность потенциалов ($\text{U}$) между обкладками.
- Электроемкость ($\text{C}$) конденсатора, которая является его конструктивной характеристикой (зависит от геометрии и диэлектрика).

Эти три величины связаны основным уравнением для конденсатора: $q = CU$. Поэтому, зная две из них, всегда можно найти третью и вычислить энергию.

Например, из формулы $W = \frac{CU^2}{2}$ видно, что энергия прямо пропорциональна электроемкости конденсатора и квадрату напряжения на нем. Это означает, что при увеличении напряжения в 2 раза, запасенная энергия увеличится в 4 раза. Из формулы $W = \frac{q^2}{2C}$ следует, что при одинаковом заряде конденсатор с меньшей емкостью будет обладать большей энергией, так как для накопления того же заряда на нем потребуется большее напряжение.

Ответ: Энергия электрического поля заряженного конденсатора зависит от его электроемкости ($\text{C}$), а также от величины заряда ($\text{q}$) на его обкладках или от напряжения ($\text{U}$) между ними. Так как эти три величины связаны соотношением $q = CU$, то для определения энергии достаточно знать значения любых двух из них.