ID: 00002967
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) В процессе колебаний шарика напряжение между пластинами конденсатора остаётся неизменным.
2) При движении шарика к положительно заряженной пластине его заряд равен нулю, а при движении к заземленной пластине - отрицателен.
3) При движения шарика к заземлённой пластине он заряжен отрицательно, а при движении к положительно заряженной - пластине положительно.
4) По мере колебаний шарика энергия электрического поля конденсатора уменьшается.
5) В процессе колебаний шарика электрическая емкость конденсатора остаётся неизменной.
Источник: Сборник «Отличный Результат 2026»
Утверждение 1. Ёмкость конденсатора постоянна ($C = \frac{\varepsilon_0 S}{d} = \text{const}$, геометрия не меняется). При каждом касании шарик переносит заряд с одной пластины на другую — заряд $q$ на конденсаторе убывает. Напряжение $U = \frac{q}{C}$ тоже убывает. Утверждение неверно.
Утверждение 2. После касания положительной пластины шарик приобретает положительный заряд и летит к заземлённой (одноимённые заряды отталкиваются). При движении к заземлённой пластине шарик заряжен положительно, а не отрицательно и не нулём. Утверждение неверно.
Утверждение 3. Аналогично: при движении к заземлённой пластине шарик несёт положительный заряд (оттолкнулся от «+»). Утверждение неверно.
Утверждение 4. Энергия конденсатора:
$$W = \frac{CU^2}{2} = \frac{q^2}{2C}$$
Заряд $q$ уменьшается с каждым переносом $\Rightarrow$ энергия $W$ уменьшается. Утверждение верно.
Утверждение 5. Ёмкость воздушного конденсатора определяется только геометрией:
$$C = \frac{\varepsilon_0 S}{d}$$
Расстояние $d$, площадь $S$ и диэлектрическая проницаемость $\varepsilon$ не изменяются $\Rightarrow$ $C = \text{const}$. Утверждение верно.