§ КВ Энергия электростатического поля
Почему схлопываются пластины плоского конденсатора, предоставленные самим себе?
Решение
Пластины заряжены разноимённо: одна имеет заряд , другая . Разноимённые заряды притягиваются (закон Кулона, § ), поэтому на каждую пластину действует сила притяжения со стороны поля, созданного противоположной пластиной.
Поле конденсатора создают обе пластины поровну, значит, поле одной пластины равно . Именно оно действует на заряд другой пластины, поэтому
Если пластины удерживать на расстоянии , эти силы уравновешены внешними. Если пластины предоставить самим себе, ничто не мешает силам притяжения двигать пластины навстречу друг другу, и они сближаются до соприкосновения. Это похоже на растянутую пружину, которая сжимается, когда её отпускают: запасённая потенциальная энергия поля переходит в работу сил притяжения.
Ответ
Пластины заряжены разноимённо и притягиваются силой ; ничто не удерживает их, и они сближаются, подобно отпущенной растянутой пружине.
