Дано:
С₁, С₂, С₃ = С
W₁/W₂ - ?
Формула энергии электрического поля:
W = q²/(2C)
На участке между конденсатором 1 и параллельно соединёнными конденсаторами 2, 3 происходит движение зарядов - ток. Этот ток проходит через узел, после которого течёт по двум направлениям. Так как конденсаторы 2 и 3 имеют одинаковую ёмкость, то ток, входящий в узел, раздваивается. То есть по каждому из двух направлений идёт ток силой, равной половине исходной. Что такое сила тока? Это отношение заряда ко времени:
I = q/t
Формула энергии электрического поля не содержит силу тока, потому что она отражает следствие (накопленный заряд), а не причину (процесс перетекания заряда, то есть ток). Выразим q:
q = I*t
Теперь обозначим заряд на обкладках конденсатора 1 как q₁, на обкладках конденсаторов 2 и 3 - как q₂, q₃. Учитывая то, что процессы перетекания происходят за одно и то же время t, а также учитывая выше сказанное про узел, получаем:
q₁ = I*t
q₂ = (I/2)*t = (I*t)/2
q₃ = (I/2)*t = (I*t)/2
То есть, выходит, что:
q₂ = q₃ = q₁/2
Теперь подставим заряды в формулу энергии электрического поля, учтём равенство емкостей конденсаторов 1 и 2 (C₁ = C₂ = C):
W₁ = q₁²/(2C)
W₂ = q₂²/(2C) = (q₁/2)²/(2C) = (q₁²/4)/(2С) = (q₁²/(2С)) / 4
ответ очевиден:
W₁/W₂ = (q₁²/(2C)) : (q₁²/(2С)) / 4 = (q₁²/(2C)) * 4 / (q₁²/(2С)) = 4
ответ: в 4 раза.
Сила гравитационного взаимодействия прямо пропорциональна массе взаимодействующих тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Если бы только уменьшилось расстояние в 2 раза, то сила гравитационного взаимодействия возросла бы в 4 раза. Но поскольку еще в 2 раза уменьшилась масса одного из тел, то, в конечном итоге сила увеличилась в 4/2 = 2 раза. Если это показать строго, то по закону всемирного тяготения сила гравитационного взаимодействия между телами равна G*m1*m2/R^2. Пусть так будет для первого случая. Во втором случае, например m1 стала меньше в два раза, т.е. стала равна m1/2, а расстояние R/2. Тогда сила гравитационного взаимодействия стала равна G*(m1/2)*m2*4/(R/2)^2 = G*m1*m2*4/2R^2 = G*m1*m2*2/R^2. Сравним силу гравитационного взаимодействия во втором случае с силой в первом случае. Для этого разделим вторую силу на первую (G*m1*m2*2/R^2)/(G*m1*m2/R^2) = 2. Как видим, сила во втором случае в 2 раза больше, чем в первом.
Поделитесь своими знаниями, ответьте на вопрос: