Конденсаторы — Задание 14 ЕГЭ по физике №00010695 | Global EE
Конденсаторы — Задание 14 ЕГЭ по физике №00010695
№2. Задание 14
ID: 00010695
Две параллельные металлические пластины больших размеров расположены на расстоянии d друг от друга и подключены к источнику постоянного напряжения (см. рис.).
Из приведённого ниже списка выберите все правильные утверждения.
1) Напряжённость электрического поля в точке А меньше, чем в точке С.
2) Потенциал электрического поля в точке В ниже, чем в точке С.
3) Если уменьшить расстояние между пластинами d, то заряд левой пластины увеличится.
4) Если пластины полностью погрузить в керосин, то энергия электрического поля пластин увеличится.
5) Если увеличить расстояние между пластинами d, то напряжённость электрического поля в точке В увеличится.
Источник: ФИПИ
Решение
Дано:
Конденсатор подключён к источнику постоянного напряжения $U = \text{const}$. Точки A и B — вблизи положительно заряженной пластины, точка C — вблизи отрицательной пластины.
Найти:
Все верные утверждения
Решение:
Утверждение 1 (напряжённость в A меньше, чем в C): Неверно.
Напряжённость однородного поля конденсатора:
$$E = \frac{U}{d}$$
Поле однородное — $E$ одинакова во всех точках между пластинами. Напряжённость в A равна напряжённости в C.
Утверждение 2 (потенциал в B ниже, чем в C): Неверно.
Потенциал убывает в направлении вектора $\vec{E}$ (от «+» к «−»). Точки A и B находятся у положительной пластины — у них потенциал максимальный, у C — минимальный. Значит $\varphi_B \gt \varphi_C$.
Утверждение 3 (при уменьшении расстояния заряд пластины увеличится): Верно.
Ёмкость конденсатора:
$$C = \frac{\varepsilon_0 S}{d}$$
При уменьшении $d$ ёмкость растёт. Так как $U = \text{const}$:
$$Q = CU \uparrow$$
Заряд пластины увеличивается.
Утверждение 4 (при погружении в керосин энергия поля увеличится): Верно.
Диэлектрическая проницаемость керосина $\varepsilon \gt 1$, поэтому ёмкость растёт:
$$C' = \frac{\varepsilon \varepsilon_0 S}{d} \gt C$$
Энергия конденсатора при $U = \text{const}$:
$$W = \frac{CU^2}{2} \uparrow$$Утверждение 5 (при увеличении расстояния напряжённость в B увеличится): Неверно.$$E = \frac{U}{d}$$
При увеличении $d$ и неизменном $U$ напряжённость уменьшается.
