ID: 00017288
Плоский воздушный конденсатор всё время подключён к аккумулятору. Внутрь конденсатора параллельно его обкладкам помещают металлическую пластинку, площадь которой равна площади обкладок конденсатора, а толщина в 3 раза меньше расстояния между обкладками. Как при этом изменятся электроёмкость конденсатора и величина заряда на его обкладках?
А) Электроёмкость конденсатора | Б) Величина заряда на обкладках |
|---|---|
|
|
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Источник: ФИПИ
Металлическая пластина внутри конденсатора «съедает» часть зазора: внутри металла поля нет, и работающим остаётся только воздушный промежуток между пластиной и обкладками. Эффективно расстояние между обкладками уменьшается, а ёмкость от расстояния зависит обратно. Заряд считаем через $q=CU$, помня, что напряжение задано аккумулятором.
Пусть расстояние между обкладками $d$, толщина пластины $b=\dfrac{d}{3}$. Внутри металла поле равно нулю, поэтому работает только суммарный воздушный зазор $d-b=d-\dfrac{d}{3}=\dfrac{2d}{3}$. Тогда $C=\dfrac{\varepsilon_0 S}{d-b}=\dfrac{\varepsilon_0 S}{2d/3}=\dfrac{3}{2}\cdot\dfrac{\varepsilon_0 S}{d}=1{,}5\,C_0$. Ёмкость увеличится (1).
Конденсатор всё время подключён к аккумулятору, значит напряжение $U$ постоянно. Заряд $q=CU$: ёмкость выросла в $1{,}5$ раза, $U$ не изменилось — заряд тоже увеличится (1).