Question

1.Jak zmienia się pojemność oraz napięcie między okładkami kondensatora przy zwiększaniu odległości między okładkami?

2.Czy przy zmianie odległości między okładkami kondensatora energia kondensatora zmienia się czy jest stała? (jeżeli energia się zmienia to w jaki sposób?, na co zmienia się energia zgromadzona w kondensatorze?)

3.Czy energia kondensatora rośnie czy maleje po umieszczeniu dielektryka w kondensatorze?

4. Łatwiej jest rozsuwać okładki kondensatora czy też zsuwać je ku sobie?

5. Łatwiej jest umieścić dielektryk między okładkami czy też wyciągnąć dielektryk z kondensatora?

Answer 1

1.

Pojemność kondensatora

C=εS/d

C----->1/d  czyli pojemność maleje

 

Napięcie po rozsunięciu

Q=CU

ładunek się nie zmieni

Jeżeli Q=const a pojemność maleje to napięcie musi rosnąć

 

2.

Energia pola elektrycznego kondensatora

W=CU^2/2

z wzoru wynika, że energia rośnie bo jest funkcją napięcia do kwadratu

co przewyższa proporcjonalne zmniejszenie pojemności.

Energia zostaje zamieniona na przyrost energii potencjalnej ładunku

 

3.

C1=S1*εo*εw/d   - pojemność  z dielektrykiem

C2=S2*εo/d           - pojemność bez dielektryka

pojemność rośnie bo względna stała dielektryczna jest >1

C1=C2εw

 

ładunek Q=const, stąd

U1C1=U2C2

U1=U2C2/C2εw=U2/εw

napięcie maleje a energia

W=CU^2/2

też maleje bo napięcie do kwadratu (odwrotnie jak zad. 2)

W1=C2εw*(U2/εw)^2

W1=C2U2^2/εw

W2=C2U2

W1<W2

 

4.

z zad. 2 wynika, że łatwiej zbliżać  okładki (przyciągają się).

 

5.

z zad. 3 wynika, że łatwiej jest umieścić dielektryk, do usunięcia

jest konieczna praca.