Дано:
- Электроемкость конденсатора C
- Заряд на пластинах конденсатора +Q и -Q
- Расстояние между пластинами увеличивается в 3 раза.
Найти:
- Работа, совершаемая внешними силами при увеличении расстояния между пластинами.
Решение:
1. Работа, совершаемая внешними силами при изменении расстояния между пластинами конденсатора, может быть найдена через изменение энергии системы. Энергия плоского конденсатора выражается как:
W = (Q²) / (2 * C)
2. Когда расстояние между пластинами изменяется, меняется и емкость конденсатора. Если расстояние увеличивается в 3 раза, то емкость конденсатора изменится обратно пропорционально расстоянию. То есть, новая емкость C' будет:
C' = C / 3
3. Энергия после увеличения расстояния между пластинами:
W' = (Q²) / (2 * C')
Подставляем C' = C / 3:
W' = (Q²) / (2 * (C / 3)) = (3 * Q²) / (2 * C)
4. Работа, совершаемая внешними силами, это разница в энергиях:
A = W' - W
A = (3 * Q²) / (2 * C) - (Q²) / (2 * C)
A = (3 * Q² - Q²) / (2 * C)
A = 2 * Q² / (2 * C)
A = Q² / C
Ответ:
Работа, совершаемая внешними силами при увеличении расстояния между пластинами в 3 раза, составляет Q² / C.