Проблема с расчетом энергии, запасенной в конденсаторе

Что делает батарея, так это берет некоторый отрицательный заряд с положительной клеммы, переносит его через батарею против электрического поля (здесь происходит работа химических сил против электрических сил) и выводит равный заряд положительного знака на отрицательную клемму.

Чем больше емкость объектов, подключенных к клеммам (пластинам конденсатора), тем больший переносимый заряд. По мере переноса заряда батарея выполняет работу по созданию этого макроскопического разделения накопленного заряда. Часть этой работы хранится в конденсаторе и может быть выражена как$\frac{1}{2}CV^2$или как$\frac{1}{2}Q^2/C$.

Теперь я знаю, что конденсатор не заряжается, перенося заряд с одной пластины на другую. Скорее, он заряжается из-за электрического поля батареи цепи, в которую включен конденсатор:

Батарея - это не единственный способ зарядить конденсатор, не так ли? Рассмотрим зарядку конденсатора катушкой индуктивности, а не батареей. Например, посмотрите на следующую схему:

Первоначально переключатель находится в левом положении, как показано на рисунке, ток индуктора постоянен, а напряжение на индукторе равно нулю.

Когда переключатель переведен в правое положение, заряд перетекает от одной пластины конденсатора к другой через индуктор, и поэтому индуктор начинает заряжать конденсатор за счет энергии, запасенной в магнитном поле индуктора .

Важно отметить, что в тот момент, когда переключатель нажат, на катушке индуктивности (или конденсаторе) нет напряжения ; индуктор в этот момент действует как источник тока , который «перекачивает» заряд с одной пластины конденсатора на другую.

Действительно, вот еще один способ зарядить конденсатор без батареи:

Источник тока заряжает конденсатор до тех пор, пока напряжение на конденсаторе не станет равным$V_C = I_1 \cdot R_2$, перемещая заряд с одной пластины конденсатора на другую и при этом совершая работу против нарастания напряжения на конденсаторе.

Заряд исчезает с положительной пластины. На отрицательной пластине появляется заряд. Вы обеспокоены тем, что заряд, который исчезает с положительной пластины, может не быть «таким же», как тот, который появляется на отрицательной пластине? Субатомные частицы неразличимы. Нет никакой разницы между перемещением заряда с положительной пластины на отрицательную и исчезновением одного заряда и появлением «другого». Конечно, объем работы одинаков.