Электростатика — Задание 21 ЕГЭ по физике №00009881 | Global EE
Электростатика — Задание 21 ЕГЭ по физике №00009881
№2. Задание 21
ID: 00009881
Воспользовавшись оборудованием, представленным на рис. 1, учитель собрал модель плоского конденсатора (рис. 2), зарядил нижнюю пластину положительным зарядом, а корпус электрометра заземлил. Соединённая с корпусом электрометра верхняя пластина конденсатора приобрела отрицательный заряд, равный по модулю заряду нижней пластины. После этого учитель приподнял верхнюю пластину не смещая в бок относительно нижней (рис. 3). Как изменились при этом показания электрометра (увеличились, уменьшились, остались прежними)? Ответ поясните, указав, какие явления и закономерности вы использовали для объяснения. Показания электрометра в данном опыте прямо пропорциональны разности потенциалов между пластинами конденсатора.
Источник: ФИПИ
Решение
Дано:
плоский конденсатор, верхняя пластина поднята (расстояние $d$ увеличилось), площадь перекрытия $S$ не изменилась.
Найти:
как изменились показания электрометра
Решение:
Так как конденсатор отсоединён от источника тока и заряд не может никуда стечь, заряд пластин остаётся постоянным: $$Q = \text{const}$$ Ёмкость плоского конденсатора определяется формулой: $$C = \frac{\varepsilon_0 S}{d}$$ При увеличении расстояния $d$ между пластинами ёмкость уменьшается: $$d \uparrow \Rightarrow C \downarrow$$ Напряжение на конденсаторе: $$U = \frac{Q}{C}$$ Поскольку $Q = \text{const}$ и $C$ уменьшилась, напряжение увеличивается: $$C \downarrow \Rightarrow U = \frac{Q}{C} \uparrow$$ Показания электрометра пропорциональны разности потенциалов (напряжению) между его клеммами. Поскольку напряжение на конденсаторе увеличилось, показания электрометра увеличились.