Від чого залежить енергія електричного поля конденсатора

Від чого залежить енергія електричного поля конденсатора

Енергія електричного поля конденсатора - це, в першу чергу, енергія самого електричного поля. Таким чином, щоб зрозуміти, від чого вона залежить, потрібно зрозуміти, яким чином формується даний вид енергії.

Вам знадобиться

  • Підручник з фізики, аркуш паперу, олівець

Інструкція

1. Відкрийте підручник з фізики 10 класу. У ньому ви знайдете тему "Електрика", в якій можна прочитати основні визначення, необхідні для розуміння теми, що вивчається. По-перше, необхідно зрозуміти, яким чином формується електричне поле в конденсаторі.


2. Як відомо, конденсатор - це дві плоскопараллельні пластини, що мають заряди протилежного знака. Насправді, це тільки один з підвидів конденсаторів, але його розгляду досить в даному контексті. Отже, дві пластини конденсатора, що мають різні заряди, утворюють в зазорі між собою електричне поле, енергію якого необхідно виміряти.

3. Візьміть аркуш паперу і зобразіть досліджуване електричне поле всередині обкладок конденсатора. Намалюйте два вузьких вертикальних прямокутника, що зображують сам конденсатор, а між ними - горизонтальні промені, спрямовані від позитивно зарядженої пластини до негативно зарядженої. Горизонтальні промені показують напрямок вектора напруженості електричного поля конденсатора. Таким чином, конденсатор накопичує в собі енергію даного електричного поля. Видно, що якби обкладки були більшого розміру, то і число ліній напруженості було б більше, а значить, була б більше і енергія електричного поля. Таким чином, змінюючи конструкцію конденсатора, можна впливати на енергію запасеного в ньому електричного поля. Насправді, змінюючи конструкцію конденсатора, ми, в першу чергу, змінюємо його ємність.

4. Згадайте, яке визначення ємності конденсатора. Загальне визначення ємності свідчить, що вона дорівнює відношенню заряду, запасеного на одній з пластин конденсатора, до напруги, отриманої між пластинами. Причому ємність є величиною постійної і залежної тільки від конструкції конденсатора.

5. Таким чином, при збільшенні заряду на обкладках збільшується і напруга, а ємність залишається постійною. Використовуючи поняття ємності і заряду обкладок, можна визначити енергію поля конденсатора як відношення квадрата заряду на одній з пластин до подвоєного значення ємності конденсатора. Це означає, що є два способи змінити енергію конденсатора: змінюючи ємність і змінюючи заряд пластин. Перший спосіб пов 'язаний зі зміною самої конструкції конденсатора: можна збільшити площу пластин або зменшити відстань між пластинами. Другий спосіб є більш очевидним, адже цілком природно, що якщо збільшувати заряд пластин, то збільшиться і запасена в конденсаторі енергія.