Задание №14 — Конденсатор. Электрическая ёмкость конденсатора
Для оценки заряда, накопленного воздушным конденсатором, можно использовать устройство, изображённое на рисунке: лёгкий шарик из оловянной фольги подвешен на изолирующей нити между двумя пластинами конденсатора, при этом одна из пластин заземлена, а другая заряжена положительно. Когда устройство собрано, а конденсатор заряжен (и отсоединён от источника), шарик приходит в колебательное движение, касаясь поочерёдно обеих пластин.
Выберите все верные утверждения, соответствующие колебательному движению шарика после первого касания пластины.
1) При движении шарика к заземлённой пластине он заряжен отрицательно, а при движении к положительно заряженной пластине - положительно.
2) При движении шарика к заземлённой пластине он заряжен положительно, а при движении к положительно заряженной пластине - отрицательно.
3) При движении шарика к положительно заряженной пластине его заряд равен нулю, а при движении к заземлённой пластине - положителен.
4) По мере колебаний шарика электрическая ёмкость конденсатора уменьшается.
5) По мере колебаний шарика напряжение между пластинами конденсатора уменьшается.
Правильный ответ
25
Пояснение
Решение:
По рисунку левая пластина заряжена положительно, а правая заземлена, поэтому на ней находится индуцированный отрицательный заряд, и поле между пластинами направлено от положительной пластины к заземлённой.
Коснувшись пластины, лёгкий шарик из фольги приобретает заряд того же знака, что и эта пластина, а одноимённые заряды отталкиваются.
1)–3) Коснувшись положительной пластины, шарик заряжается положительно и, отталкиваясь от неё, летит к заземлённой пластине, оставаясь положительно заряженным. Коснувшись заземлённой пластины, он отдаёт свой положительный заряд и заряжается отрицательно, после чего отталкивается от неё и притягивается к положительной пластине, двигаясь к ней уже отрицательно заряженным. Значит, утверждение 2 верно, а утверждения 1 и 3 неверны.
4) Ёмкость плоского конденсатора определяется только его геометрией и диэлектриком между пластинами; колебания шарика её не изменяют — неверно.
5) За каждый перелёт шарик переносит порцию заряда с одной пластины на другую, то есть постепенно разряжает конденсатор: заряд уменьшается. Так как , а не меняется, напряжение между пластинами уменьшается — верно.
Ответ: 25