Jožko intenzívne pracuje na imidži šialeného vedca. Preto keď si chystal prednášku na sústredenie, rozhodol sa ju spraviť prakticky.
Zobral si dva kondenzátory. Jeden s kapacitou $C_1$ a druhý s kapacitou $C_2 = \frac{C_1}{k}$. Tieto kondenzátory pripojil jeden za druhým, teda sériovo, ku zdroju s napätím $U$ a počkal, kým sa kondenzátory nabijú. Následne ich prepojil paralelne. Táto zmena spôsobila presun náboja medzi kondenzátormi. Konkrétne, náboj na prvom kondenzátore vzrástol o $q$. Jožkovi sa tento úkaz veľmi páčil, ale to na prednášku nestačí. Preto mu pomôžte z tohto experimentu zistiť jednotlivé kapacity kondenzátorov.
Kapacita, to je taká vec, že keď mám dve miesta, ktoré nie sú vodivo spojené, na jedno dám náboj +Q, na druhé -Q, tak aké napätie sa medzi nimi vytvorí. Teda akú prácu budem musieť vykonať, aby som preniesol nejaký malý kúsok toho náboja z jedného z tých miest na druhé.
Náboj a napätie na kondenzátore sú zviazané vzťahom $$ Q = CU. $$
A prečo sa kondenzátory toľko omieľajú, keď je to len nejaká nezaujímavá súčiastka? Preto, lebo kapacitu môžete definovať pre ľubovoľné dve miesta, ako už bolo v úvode naznačené a je to fundamentálna vlastnosť tých dvoch miest. Kondenzátor je len vec, ktorá je špeciálne vyrobená so zámerom mať čo najväčšiu kapacitu.
Keď kondenzátory pripojíme do série (za sebou) na napätie $U$, toto napätie bude súčtom napätí na každom z kondenzátorov (čo vyplýva priamo z definície pojmu napätie). Na každom z nich sa tiež nahromadí nejaký náboj. Tieto náboje budú rovnaké. Na to môžete prísť tak, že si uvedomíte, že jedna elektróda jedného kondenzátora a druhá elektróda druhého (tie, ktoré sú spojené) tvoria celok, ktorý je od zvyšku izolovaný. No a koľko kladného náboja sa objavilo na jednej elektróde, toľko isto záporného sa musí objaviť na druhej, lebo dokopy je ten celok neutrálny.
Takže z toho nám vyplývajú rovnice $$ U = U_1 + U_2 = \frac{Q_1}{C_1} + \frac{Q_2}{C_2} = Q_1(\frac{1}{C_1} + \frac{1}{C_2}) = Q_1\frac{1 + k}{kC_2}, $$ a $$ Q_1 = Q_2 = \frac{C_2kU}{1 + k}. $$
A teraz nastal menší problém. Zadanie sa totiž dalo interpretovať dvoma spôsobmi. Konkrétne nebolo jasné, či pri paralelnom zapojení zostanú kondenzátory pripojené na zdroj napätia, alebo už nie. Nie je to ale nič strašné, pretože to predstavuje iba malú zmenu v riešení. Preto sú tu uvedené obe možnosti.
V prípade, že kondenzátory odpojíme z batérie a spojíme paralelne (vedľa seba), docielime to, že napätia na nich budú rovnaké, lebo konzervatívnosť. Takže máme rovnice $$ \begin{aligned} q_1 &= \frac{C_2kU}{1 + k} + q, \ q_2 &= \frac{C_2kU}{1 + k} - q, \ \frac{q_1}{kC_2} &= \frac{q_2}{C_2} \rightarrow q_1 = kq_2, \ &\rightarrow \frac{C_2kU}{1 + k} + q = (\frac{C_2kU}{1 + k} - q)k, \ C_2 &= \frac{q(1 + k)^2}{kU(k - 1)}, \ C_1 &= \frac{q(1 + k)^2}{U(k - 1)}. \end{aligned} $$
Ak by kondenzátory pri paralelnom zapojení zostali pripojené na zdroj napätia $U$, napätia na oboch kondenzátoroch by boli opäť rovnaké, ale teraz by sme poznali aj hodnotu toho napätia $U$. Teda by sme mohli napríklad vyjsť z rovníc $$ \begin{aligned} q_1 &= \frac{C_2kU}{1 + k} + q, \ \frac{q_1}{kC_2} &= U, \ C_2 &= \frac{q(1 + k)}{k^2U}, \ C_1 &= \frac{q(1 + k)}{kU}. \end{aligned} $$