关于电容器能量的问题用一个恒压电源给一个平行板电容器充电,完成后,电容器获得的能量是0.5QU,电源提供能量为QU(1)

关于电容器能量的问题
用一个恒压电源给一个平行板电容器充电,完成后,电容器获得的能量是0.5QU,电源提供能量为QU
(1)损失的能量到哪里去了?
(2)增大平行板电容器的距离,由C的决定式可知C减小,则由C=Q/U知Q减小,电荷逆流回电源.问:将距离增大到无限远时,C=0,Q=0,电荷又重新回到了电源中,状态与充电前相同,则损失的能量怎么又回来了?
xmbm123456 1年前 已收到2个回答 举报

不显维德 幼苗

共回答了19个问题采纳率:89.5% 举报

(1)记导线电阻为R,电路中电流为i(t),电容器两端电压为u(t),由电流定义知:
i(t)=dq(t)/dt=C*du(t)/dt
电路中:U=u(t)+R*i(t)
初始条件u(0)=0.
解此微分方程得u(t)=U*{ 1 - exp[ - (t/CR) ] }.
i(t)=(U/R) * exp[ - (t/CR) ].
获得能量:E1 = 积分[0,无穷] dt u(t) * i(t)=(C/2) * U^2=0.5UQ
提供能量:E0 = 积分[0,无穷] dt U * i(t)=C * U^2=UQ
导线消耗热能:E2 = 积分[0,无穷] dt R * [ i(t) ]^2=(C/2) * U^2=0.5UQ
所以损失的能量被导线消耗为热能了.
(2)想要把带正负异种电荷的两块平行板分离到无穷远是要外力做功的,因为它们之间本身是吸引的,必须克服这种吸引力做功才能增大平行板距离.于是这些功一部分补充了电源的能量使它回到原来的状态,一部分转化到了导线电阻的热效应上去,还有一部分用于增大两版间的吸引电势能使它从负值变为零.

1年前

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箩筐 幼苗

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我认为电源提供能量不是QU。充电过程等效于从电荷量为Q的正电荷从正极跑到负极,所以是QU.充电过程等效于从电荷量为Q的正电荷从正极跑到负极,但这些电荷跑去过程中的电压不恒为U,而是逐渐变化的,可用积分思想分析计算。
所以电源提供能量就是0.5QU。= =这个问题应该是没有争议的吧……每一本书上写的都是能量传递效率为50%……我一般不死记一些导出结论,而是记死一些基本概念和基本结论,由此得出...

1年前

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