101024 - Конденсатор из капли ртути - Решение

Представим, что капля ртути растекается по поверхности пластины достаточно медленно, так, что тепло не выделяется. Пусть образовавшийся при растекании слой жидкости имеет площадь ΔS, которая намного превышает площадь поверхности исходной капли. При этом поверхностная энергия жидкости увеличивается на ΔW1 = 2σΔS, а энергия заряженного конденсатора возрастает на

где C = ε0εS/d — ёмкость получившегося при растекании капли плоского конденсатора, U — искомое напряжение батареи. При дозарядке конденсатора батарея перемещает заряд Δq = ΔCU и при этом совершает
работу ΔA = ΔqU = ε0εΔSU2/d. Применяя закон сохранения энергии ΔW1 + ΔW2 = ΔA, получим: U = √2σ *d/ ε0ε