Номер 2, страница 155 - гдз по физике 10 класс учебник Громыко, Зенькович

2. Как можно убедиться в том, что заряженный конденсатор обладает энергией?

Чтобы убедиться в том, что заряженный конденсатор обладает энергией, необходимо показать, что эта энергия может быть преобразована в другие виды или совершить работу. Для этого достаточно разрядить конденсатор через какую-либо нагрузку, которая является потребителем энергии.

Способ 1: Разрядка на лампу накаливания

Это самый простой и наглядный эксперимент. Нужно зарядить конденсатор от источника питания (например, батарейки). Затем, отключив его от источника, подключить к его выводам небольшую лампочку (например, от карманного фонаря). Мы увидим кратковременную вспышку света. Это означает, что электрическая энергия, запасенная в конденсаторе, преобразовалась в световую и тепловую энергию.

Способ 2: Разрядка на электродвигатель

Если зарядить конденсатор большой ёмкости (ионистор) и подключить его к небольшому электродвигателю постоянного тока, то вал двигателя совершит несколько оборотов. Это доказывает, что энергия электрического поля конденсатора может быть преобразована в механическую энергию вращения (то есть, совершить механическую работу).

Способ 3: Получение искрового разряда

При замыкании выводов заряженного конденсатора (особенно если он заряжен до высокого напряжения) металлическим предметом с изолированной ручкой, между выводами проскакивает электрическая искра, сопровождаемая щелчком. Искра — это быстрое выделение энергии в виде света, звука и тепла. Данный опыт может быть опасен, так как разряд конденсатора большой ёмкости подобен короткому замыканию и может привести к повреждению конденсатора или ожогам.

Таким образом, во всех приведённых примерах мы наблюдаем преобразование энергии из одного вида в другой. Способность совершать работу или преобразовываться в другие формы энергии является основным свойством энергии. Энергия $W$ заряженного конденсатора хранится в электрическом поле между его обкладками и может быть рассчитана по формулам: $W = \frac{CU^2}{2} = \frac{q^2}{2C} = \frac{qU}{2}$ где $C$ — электроёмкость, $U$ — напряжение на конденсаторе, а $q$ — его заряд.

Ответ: Чтобы убедиться, что заряженный конденсатор обладает энергией, нужно разрядить его через потребитель, например, лампочку. Если лампочка кратковременно вспыхнет, это докажет, что конденсатор обладал запасом электрической энергии, которая преобразовалась в световую и тепловую.