Задание №14 — Энергия поля конденсатора

#68484Задание №14ФИПИ

КонденсаторЭнергия заряженного конденсатора

Две параллельные металлические пластины больших размеров расположены на расстоянии d друг от друга и подключены к источнику постоянного напряжения (рис. 1). Пластины закрепили на изолирующих подставках и спустя длительное время отключили от источника (рис. 2).

undefined
Рис. 1 Рис. 2

Из приведённого ниже списка выберите все верные утверждения.

1) Если после отключения от источника уменьшить расстояние d между пластинами, то электроемкость конденсатора уменьшится.
2) Напряжённость электрического поля в точках А и С одинаковы.
3) Потенциалы электрического поля в точке В больше, чем в точке С.
4) Если после отключения от источника пластины полностью погрузить в керосин, то энергия электрического поля системы пластин уменьшится.
5) Если после отключения от источника увеличить расстояние d между пластинами, то напряжённость электрического поля в точке А не изменится.

Правильный ответ

245

Пояснение

Решение:

Пластины образуют плоский конденсатор ёмкостью $C = \dfrac{\varepsilon \varepsilon_{0} S}{d}$ ; поле между пластинами однородно. По рисунку 1 левая пластина подключена к отрицательному полюсу источника, правая — к положительному, поэтому потенциал возрастает в сторону правой пластины. После отключения от источника заряд пластин сохраняется: $q = \text{const}$ , и модуль напряжённости $E = \dfrac{q}{\varepsilon \varepsilon_{0} S}$ от расстояния между пластинами не зависит.

1) При уменьшении $d$ ёмкость $C = \dfrac{\varepsilon \varepsilon_{0} S}{d}$ увеличивается, а не уменьшается — неверно.

2) Точки $A$ и $C$ лежат в области однородного поля, поэтому напряжённости в них одинаковы — верно.

3) Точка $B$ расположена у отрицательной (левой) пластины, а точка $C$ — у положительной (правой), поэтому $\varphi_{B} \lt \varphi_{C}$ — неверно.

4) При постоянном заряде энергия поля $W = \dfrac{q^{2}}{2C}$ . Керосин — диэлектрик с $\varepsilon \approx 2$ , при погружении ёмкость возрастает, поэтому энергия уменьшается — верно.

5) При $q = \text{const}$ напряжённость $E = \dfrac{q}{\varepsilon \varepsilon_{0} S}$ не зависит от $d$ , поэтому при увеличении расстояния поле в точке $A$ не изменится — верно.

Ответ: 245