Question

В каком случае совершается наибольшая работа при раздвигании пластин плоского конденсатора: а) конденсатор после зарядки отключён от источника б) конденсатор остаётся подключённым к источнику напряжения?

Answer 1

При раздвигании пластин плоского конденсатора (d увеличивается), его ёмкость (C = ε0•ε•S/d) падает.
Когда конденсатор отключён от источника напряжения, заряд на нём (q = C•U) остаётся постоянным, а уменьшение ёмкости компенсируется увеличением напряжения.
Когда конденсатор подключён к источнику напряжения, напряжение на нём остаётся постоянным, а заряд (q = C•U) уменьшается пропорционально уменьшению ёмкости.
Работа при раздвигании пластин затрачивается на преодоление силы электростатического притяжения между пластинами.
Поскольку в первом случае заряд на пластинах остаётся постоянным, а во втором - уменьшается, в первом случае совершается большая работа.

Answer 2

Наибольшая работа совершается при раздвигании пластин плоского конденсатора, когда он остаётся подключенным к источнику напряжения. Плоский конденсатор состоит из двух параллельных пластин, между которыми есть разность потенциалов. При раздвигании пластин расстояние между ними увеличивается, а значит, емкость конденсатора уменьшается.

Работа, совершаемая при раздвигании пластин конденсатора, определяется формулой:

W = (1/2) * C * (V^2 - V0^2),

где W - работа, совершаемая при раздвигании пластин конденсатора, C - емкость конденсатора, V - конечное напряжение на конденсаторе, V0 - начальное напряжение на конденсаторе.

При раздвигании пластин конденсатора после зарядки и отключении от источника напряжения (пункт а), напряжение на конденсаторе остаётся постоянным и равным начальному напряжению V0. Таким образом, работа W будет равна нулю, так как разность потенциалов между пластинами не меняется.

В случае, когда конденсатор остаётся подключенным к источнику напряжения (пункт б), конечное напряжение V будет меньше начального напряжения V0. Таким образом, разность потенциалов между пластинами изменится, и работа W будет максимальной.

Таким образом, наибольшая работа совершается при раздвигании пластин плоского конденсатора, когда он остаётся подключенным к источнику напряжения (пункт б).