Плоский воздушный конденсатор электроёмкостью c, пластины которого расположены вертикально, подключили к источнику с постоянным напряжением u. через продолжительное время конденсатор отключили от источника. во сколько раз изменится энергия, запасенная в конденсаторе, если опустить его пластины на две три в жидкий диэлектрик с диэлектрической проницаемостью 4?
W = (1/2) * c * u^2,
где W - энергия конденсатора, c - электроёмкость конденсатора, u - напряжение на конденсаторе.
После того, как конденсатор отключили от источника, его электроёмкость остается неизменной, так как электроёмкость зависит от геометрических размеров конденсатора и материала, из которого он сделан.
Однако, при опускании пластин конденсатора в жидкий диэлектрик с диэлектрической проницаемостью 4, изменяется диэлектрическая проницаемость, которая влияет на величину напряжения и энергии конденсатора.
Используя формулу связи напряжения и электрической проницаемости, получаем:
u' = u / k,
где u' - новое напряжение, k - диэлектрическая проницаемость, u - старое напряжение.
Теперь можно найти новую энергию конденсатора:
W' = (1/2) * c * u'^2 = (1/2) * c * (u / k)^2 = (1/2) * (c / k^2) * u^2.
Таким образом, энергия конденсатора изменится в k^2 раз. В данном случае диэлектрическая проницаемость увеличивается, поэтому новая энергия будет больше старой. Количество раз, на которое она увеличится, будет равно квадрату диэлектрической проницаемости.
Таким образом, энергия, запасенная в конденсаторе, изменится в 4 раза (квадрат диэлектрической проницаемости).