论电容器的能量转化问题

　固原师专学报（自然科学）王清霞（宁夏大学教务处，宁夏银川750021）变化时，电容器的能量转化问题。

　　当平行板电容器极板间距离发生变化，或者充电、放电时，其静电能将随之发生变化。本文将讨论电容器静电能的变化与外界条件的关系问题。

　　1电容器在充电过程中的能量转化问题如所示，用电源对电容器充电时，电容器的静电能将会加，电容器静电能的量与电源所提供的能量是否相等呢，设在某一时刻电容器带有电量Q其电容量为G则两极板间的电压为电容器储存的静电能全碧。

　　用电动势为E的电源对电容器充电，充电后，电容器的带电量将变为这时，电容器储存的静电能W'电容器静电能的量在此充电过程中，电源为移送电量q'a一Q所作的电功，即电源所提供的能量应为比较（3）式和（4）式，可知二者并不相等，有电能损失W损=E（Q'将（1）式和（2）式代入上式得19：（王清霞盟女宁夏a银川人tr物理（。由基尔霍夫定律可得：而i=C.穿，代入上式可得u+CR含=E，将上式对L求导可得电流强度根据焦尔楞次定律可知，在充电过程中，电路里释散出来的热量为计算结果表明，电路里释放出来的热量与系统损失的电能等值，这充分说明系统损失的一部分电能转化为热能了。

　　2平行板电容器两极板之间的距离变化时，电容器的能量转化问题。

　　把一个平板电容器接在电源上，维持电压U不变，如所示，设它的一个极板面积为S，两极板的间距为d，这时，电容器储存的静电能为扣‘士fu2若将极板间的距离拉开到2d则电容器储存的静电能其静电能的变化量w△W<0，说明电容器内储存的静电能减少。

　　若把整个电路看作一个系统。以x表示电容器两极板间距离，在dt时间内，外力对系统所作的元功为Fdx电容器储存静电能的量为dW电源输出的能量为dWe根据能量守亘定律则得电源输出的能量因为电容器储存的静电能所以将CD）和（1）代入（）得由于所以代入（12）式可得电容器两极板间的距离由d大到2d时，外力作的功从表中数据可以看出，在溶液的pH大于6时，溶液的酸效应系数都接近于1. 00，溶液的酸度对CF2的溶解度无显著影响，当溶液的pH等于或小于5后，溶解度的酸效应系数逐步加，CF2的溶解度才会受溶液的酸度的影响。其它难溶弱酸盐也有类似的情况。

　　4结束语通过以上讨论可知，难溶弱酸盐在酸性水溶液中的溶解度的大小，取决于溶液的酸度pH、难溶弱酸盐的溶度积常数Ksp和溶解度酸效应系数a.溶液的酸度加其溶解度加，并且值得注意的是对一元、二元、三元难溶弱酸盐，其a表达式是各不相同的（见表2）。

　　表2―元、二元、三元难溶弱酸盐的溶解度酸效应系数a二元难溶弱酸盐《H=（KalKa2+Ka1樊行雪，方国女。大学化学原理及应用，上册，丨M北京：化学工业出版社，2000.（责任编辑林子）（上接第65页）可见，外力作正功，向电容器输入能量。

　　与此同时，当电容器极板间的距离变大时，极板上的电荷在减少，电容器向电源放电，电场要抵抗电源的电动势作功，输出能量给电源其大小为比较（13）式和（14）式可知，在电容器极板之间的距离由d大到2d的过程中，外力作的功A，小于电场对电源作的功▲，其差值与电容器的静电能减小量恰好相等。

　　用类似的方法，也可以讨论极板间的距离变小的情况。

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