Перераспределение зарядов при соединении проводников

7.

Два заряженных шарика радиусами R ₁ и R ₂ с зарядами q ₁ и q ₂, помещенных в диэлектрики с диэлектрическими проницаемостями ε₁ и ε₂.

1) Что произойдет, если шарики соединить проводником?

2) Определить заряды и потенциалы шариков после их соединения проводником.

3) Какая энергия выделится при этом процессе?

1) Заряды будут переходить с одного шарика на другой – возникнет электрический ток. Условие возникновения тока – разность потенциалов, причем, ток течет от большего потенциала к меньшему. Т.о., следует сравнить потенциалы шариков:

2) Заряды будут перетекать до тех пор, пока потенциалы шариков не станут одинаковыми, т.е.

Согласно закону сохранения заряда Получена система двух уравнений с двумя неизвестными которую нетрудно разрешить. По формуле можно вычислить конечные потенциалы шаров.

3) Проводник или конденсатор обладает энергией

По этой формуле можно вычислить энергию каждого шарика как до, так и после соединения. Изменение энергии системы шаров и равно энергии, выделившейся при этом процессе.