Какова минимальная работа A, необходимая для удаления пластины из заряженного плоского конденсатора с энергией W, если пространство между его обкладками полностью занимает диэлектрик с проницаемостью E?

Физика 11 класс Электрические поля и конденсаторы минимальная работа A удаление пластины заряженный конденсатор энергия W диэлектрик проницаемость E Новый

Для решения этой задачи нам нужно понять, как связаны работа, энергия и свойства конденсатора. Давайте разберем шаги решения:

1. Определим основные параметры конденсатора:
   • Пусть конденсатор имеет емкость C.
   • Энергия конденсатора W связана с его емкостью и напряжением U по формуле: W = (1/2) * C * U^2.
2. Влияние диэлектрика:
   • Когда между обкладками конденсатора находится диэлектрик, его проницаемость E влияет на емкость конденсатора. Емкость с диэлектриком будет равна: C' = E * C.
   • Таким образом, энергия конденсатора с диэлектриком будет: W' = (1/2) * C' * U^2 = (1/2) * E * C * U^2.
3. Работа при удалении пластины:
   • При удалении диэлектрика из конденсатора работа A, необходимая для этого, равна изменению энергии конденсатора. Это изменение можно выразить как: A = W' - W.
   • Подставляя значения, мы получаем: A = (1/2) * E * C * U^2 - (1/2) * C * U^2.
   • Фактор (1/2) * C * U^2 можно вынести за скобки: A = (1/2) * C * U^2 * (E - 1).

Таким образом, минимальная работа A, необходимая для удаления пластины из заряженного плоского конденсатора с диэлектриком, равна:

A = (1/2) * C * U^2 * (E - 1).

Это выражение показывает, что работа зависит от емкости конденсатора, напряжения и проницаемости диэлектрика. Чем больше проницаемость, тем больше работа, необходимая для удаления диэлектрика.