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.
Ответ
Показания электрометра увеличились
Видеоразбор
Задание 21 ЕГЭ по физике: Воспользовавшись оборудованием, представленным на рис. 1,… | Global EE