ГЛАВА 26. КОНДЕНСАТОРЫ

Поэтому, когда мы вставляем между обкладками отключенного от источника конденсатора диэлектрик (случай (а)), то его емкость увеличивается в ε раз, заряд не изменяется, напряжение на конденсаторе уменьшается в ε раз. Чтобы понять, как изменяется напряженность поля в конденсаторе, можно рассуждать так. Поскольку заряд обкладок не изменяется, а в конденсаторе оказывается диэлектрик, на основании формулы (26.2) для напряженности поля заряженной пластины заключаем, что напряженность поля между пластинами убывает в ε раз. Для оценки изменения энергии конденсатора удобно воспользоваться формулой (26.8), выражающей энергию конденсатора через заряд и емкость. В результате заключаем, что энергия убывает в ε раз.

Если вставить диэлектрик в конденсатор без отключения его от источника (случай (б)), то процесс пойдет по-другому. Поскольку обкладки конденсатора соединены с источником, между ними поддерживается фиксированное напряжение источника. Поэтому из определения емкости (26.10) заключаем, что при увеличении емкости конденсатора в ε раз при фиксированном напряжении между обкладками, их заряд увеличится в ε раз. Из формулы (26.8) для напряженности поля заряженной пластины следует, что при увеличении заряда в ε раз и одновременном появлении диэлектрика с диэлектрической проницаемостью ε, напряженность поля между обкладками не изменится. Чтобы понять, как изменяется энергия конденсатора, проще всего воспользоваться первой из формул (26.9). Поскольку напряжение на конденсаторе не изменяется, а емкость увеличивается в ε раз, то в ε раз увеличивается и энергия конденсатора.

В задачах школьного курса физики часто рассматривают ситуации, когда в плоский конденсатор вставляют металлическую пластинку, параллельную пластинам конденсатора. Это приводит к значительному изменению геометрии конденсатора и, следовательно, его емкости. Благодаря сохранению плоской геометрии такого типа задачи легко решаются. Давайте рассмотрим следующий пример.

Пример 26.3. Заряд плоского воздушного конденсатора, соединенного с источником напряжения, равен Q. Каким будет заряд конденсатора, если, не отключая его от источника, вставить между обкладками плоскую металлическую пластину толщиной ?