Задание № 921 по физике: Электростатика

Разбор

1) Заряд конденсатора после отключения от источника не меняется: $q = C_1U = 4\cdot10^{-6}\cdot100 = 4\cdot10^{-4}$ Кл.
2) После заполнения диэлектриком емкость растет в $\varepsilon$ раз: $C = 2{,}5\cdot4 = 10$ мкФ.
3) Энергия перед соединением: $W_1 = \frac{q^2}{2C} = \frac{(4\cdot10^{-4})^2}{2\cdot10\cdot10^{-6}} = 8\cdot10^{-3}$ Дж = 8 мДж.
4) При параллельном соединении заряд сохраняется, емкости складываются: $C_{общ} = 10 + 15 = 25$ мкФ.
5) Энергия после соединения: $W_2 = \frac{q^2}{2C_{общ}} = \frac{1{,}6\cdot10^{-7}}{5\cdot10^{-5}} = 3{,}2\cdot10^{-3}$ Дж = 3,2 мДж.
6) Выделившаяся теплота равна убыли энергии: $Q = W_1 - W_2 = 8 - 3{,}2 = 4{,}8$ мДж. Значения «3,2 мДж» и «8 мДж» — это энергия после и до соединения, а не их разность; «12 мДж» — это изменение энергии при внесении диэлектрика, а не при соединении.