Вспышка лампы у конденсаторов
3/10Два плоских воздушных конденсатора подключены к одинаковым источникам постоянного напряжения и одинаковым лампам, как показано на рисунках а и б. Пластины конденсаторов имеют разную площадь, но расстояние между пластинами в конденсаторах одинаковое (см. рисунок). В некоторый момент времени ключи К в обеих схемах переводят из положения 1 в положение 2. Опираясь на законы электродинамики, объясните, в каком из приведённых опытов при переключении ключа лампа вспыхнет ярче. Сопротивлением соединяющих проводов пренебречь.
▶Показать разборСкрыть разбор
ПодсказкаСравни энергии, запасённые в конденсаторах, и учти, что эта энергия выделяется в лампе при разрядке.
ОтветВ схеме на рис. б лампа вспыхнет ярче.
Решение1. Конденсатор, подключённый к источнику постоянного напряжения, заряжается и накапливает энергию \(W = \dfrac{CU^2}{2}\). 2. Ёмкость плоского воздушного конденсатора \(C = \varepsilon_0\dfrac{S}{d}\). Площадь пластин \(S\) конденсатора на рис. б больше, чем на рис. а, поэтому \(C_2 > C_1\), а значит, и накопленная энергия \(W_2 > W_1\). 3. При переводе ключей в положение 2 конденсаторы отключаются от источников и соединяются с лампами, через лампы кратковременно протекает электрический ток. Энергия электрического поля конденсатора выделяется в лампе в виде света, что приводит к кратковременной вспышке. Так как энергия, накопленная конденсатором \(C_2\), больше, при переключении ключа лампа в схеме на рис. б вспыхнет ярче.