§ 90. Электрическая энергия

Энергия конденсатора.

В том, что заряженный электрический конденсатор обладает энергией, нетрудно убедиться. Несложно и измерить величину этой энергии. Для этого можно, например, разрядить конденсатор через проводник и измерить джоулево тепло, которое при этом выделяется. Чтобы выяснить, от каких факторов зависит электрическая энергия конденсатора, нам нет нужды обращаться к эксперименту. Формула электрической энергии конденсатора является следствием уже известных нам теоретических положений.

Рассмотрим конденсатор, одну из обкладок которого для удобства рассуждений будем считать заземленной. Процесс разрядки конденсатора (заземление второй обкладки), заряженного до разности потенциалов количеством электричества можно представить себе как последовательный уход элементарных зарядов под действием сил электрического поля в землю. Работа, совершаемая полем при таком элементарном акте, равняется По мере разрядки работа на перенесение каждой последующей порции зарядов в землю будет становиться все меньше, так как разность потенциалов все время уменьшается. Полная работа, которая будет совершена полем при разрядке конденсатора, будет равна

Эту величину вполне уместно назвать электрической энергией конденсатора. Используя связь потенциала с зарядом, формуле энергии можно придать различный вид:

Отсюда видно, что при постоянной разности потенциалов электрическая энергия пропорциональна квадрату заряда. Постоянство разности потенциалов имеет место при подключении конденсатора к постоянному элементу. Если обкладки конденсатора изолированы, то заряд постоянен; в этом случае энергия пропорциональна квадрату потенциала и прямо пропорциональна емкости конденсатора.