Плоский воздушный конденсатор зарядили до некоторой разности потенциалов и отключили от источника тока. Используя условие задачи, установите соответствие между физическими…

Рассмотрим задачу по частям, чтобы понять, как изменяются физические величины, если площадь пластин конденсатора увеличивается, при условии, что конденсатор был уже заряжен, а источник тока отключен.

Исходные данные:

• Конденсатор заряжен до определенной разности потенциалов \( U \).
• Источник отключен, значит заряд на пластинах остается постоянным.
• Увеличивают площадь перекрытия пластин \( S \).

Анализ изменений каждой физической величины:

1. Заряд на обкладках конденсатора (Q)

• Заряд на обкладках: \( Q = C \times U \).
• Так как источник отключен, электроемкость \( C \) не вызывает изменение заряда, а разность потенциалов \( U \) изменения не претерпевает (она задана изначально).
• Следовательно, заряд Q остается постоянным.

Ответ: \( Q \) не изменяется → 3) Не изменяется.

2. Электроемкость конденсатора (C)

• Электроемкость конденсатора зависит от площади пластин \( S \), расстояния между ними \( d \), диэлектрической проницаемости материала и других факторов.
• Формула для плоского конденсатора:
  \[ C = \varepsilon_0 \frac{S}{d} \]
• При увеличении площади \( S \) электроемкость возрастает.

Ответ: \( C \) увеличивается → 1) Увеличивается.

3. Энергия электрического поля (W)

• Энергия конденсатора выражается формулой:
  \[ W = \frac{Q^2}{2C} \]

• Заряд \( Q \) постоянен, а \( C \) увеличивается → следовательно,
  \[ W = \frac{Q^2}{2C} \] возрастает, потому что делимое — постоянное, а делитель — увеличивается.

• В альтернативной форме:
  \[ W = \frac{1}{2} C U^2 \] — увеличение \( C \) при постоянном \( U \) приводит к увеличению \( W \).

Ответ: энергия увеличивается → 1) Увеличивается.

Итог:

Если нужно, я могу еще подробнее объяснить каждый шаг или помочь с другими задачами!