Техника

Куда уходит энергия в конденсаторах?

Всем добрый день. Вот возник один вопрос сам не могу додуматся до истины, может вы поможете. Короче суть вопроса в следующем : есть конденсатор емкостью С и мы его заряжаем до напряжения Uo, таким образом энергия электрического поля кондера должна быть Wо=(C*Uo^2)/2 . Дальше к этому конденсатору мы подключаем другой незаряженный конденсатор такой же емкости С . Поскольку оба конденсатора одинаковой емкости, то и заряд их будет одинаков, а следовательно и напряжение, и это напряжение будет равно Uo/2 от первоночального. А вот теперь и весь прикол : попробуйте из этой системы извлечь затраченную энергию. Максимум что удастся так это получить вдвое меньшую затраченную работу, и это не учитывая потерь.
Можете провести расчет самостоятельно что в новой системе где С=С1+С2=2С и U=Uo/2 энергия равна W=Wo/2 . И куда как вы думаете делась энергия Wo/2 . Все расчеты подтверждены эксперементально, но ответа на вопрос не дают.
В идеальной системе (нет индукции, сопротивления, нет излучения и потерь на тепло) действительно получается противоречивая модель. То есть для расчета энергий эта модель не работает.
На самом деле надо учесть, что проводники между кондёрами обладают индуктивностью и поэтому при присоединении второго кондёра начинает происходить колебательный процесс - получаем колебательный контур. В результате заряд не распределится пополам между кондёрами, а будет бегать от одного к другому.
В моменты, когда фаза равна 0 или pi, один из кондёров заряжен полностью, второй на нуле, ток в контуре нулевой, энергия равна W.
В моменты, когда фаза равна pi/2 или 3*pi/2, заряды обоих кондёров равны, как у вас и написано, Q/2, общая энергия конденсаторов равна W/2, ЗАТО: ток в контуре максимальный, и ровно половина энергии находится в проводниках в виде энергии магнитного поля (индуктивность, может быть, и очень мала, зато ток огромный) .
Это идеальная система с учётом индуктивности (без сопротивления) .

Теперь посмотрим на реальную систему. У неё (1) ненулевое сопротивление проводников, (2) очень малая индуктивность, (3) контур может излучать. В итоге получаем, что в нашем контуре колебания затухнут ОЧЕНЬ быстро и половина энергии действительно "исчезнет" в виде тепла и излучения.

P. S. "Максимум что удастся так это получить вдвое меньшую затраченную работу, и это не учитывая потерь" - как видите, как раз половина энергии - это и есть потери.
AA
Alexey Alexandrovich
54 366
Лучший ответ
Заряд по половине в каждом. Подумайте.
Настенька )
Настенька )
98 138
Часть энергии,
будет затрачена на работу по поляризации диэлектрика,
и на тепловые процессы в поводниках и обкладках.
Lord Jon
Lord Jon
79 640
1. Если второй конденсатор подсоединить параллельно, то энергия никуда не денется, т. к. напряжение останется тем же, а заряд распределится пропорционально ёмкостям.
2. Если второй конденсатор подсоединить последовательно, то энергия опять никуда не денется, т. к. напряжение распределится пропорционально ёмкостям (см. емкостной делитель).
она разделилась пополам ведь они включены в цепь паралельно и стало быть 1 конденсатор разрядился только на половину, если бы это было по другому а не наполовину, то это происходило бы бесконечно один отдавал бы емкость и напряжение другому
Андрей Васютин
Андрей Васютин
13 826
Ошибка тут: "Поскольку оба конденсатора одинаковой емкости, то и заряд их будет одинаков, а следовательно и напряжение, и это напряжение будет равно Uo/2 от первоночального. "