ID: 00025975
Две параллельные металлические пластины больших размеров расположены на расстоянии d друг от друга и подключены к источнику постоянного напряжения (рис. 1). Пластины закрепили на изолирующих подставках и спустя длительное время отключили от источника (рис. 2).
Рис. 1 Рис. 2 Из приведённого ниже списка выберите два правильных утверждения.
1) Напряжённость электрического поля в точке В больше, чем в точке С .
2) Потенциалы электрического поля в точках А и В одинаковы.
3) Если после отключения от источника увеличить расстояние d между пластинами, то напряжённость электрического поля в точке А увеличится.
4) Если после отключения от источника уменьшить расстояние d между пластинами, то заряд правой пластины не изменится.
5) Если после отключения от источника пластины полностью погрузить в керосин, то энергия электрического поля системы пластин уменьшится.
Источник: ФИПИ
Пластины большого размера сначала подключены к источнику (левый плюс, правый... по рисунку левая пластина «−», правая «+»), а потом отключены и остаются заряженными сами по себе.
Пластины большие — краевыми эффектами пренебрегаем, поле между ними всюду однородно. Значит модуль напряжённости в точках B и C одинаков — утверждение 1 (B больше C) неверно.
Потенциал в однородном поле зависит только от расстояния до пластины вдоль поля, а не от высоты — но точки A и B в этой задаче стоят на разной глубине между пластинами (не строго на одной эквипотенциальной линии, судя по их положению на рисунке), так что нельзя уверенно утверждать про равенство их потенциалов. Утверждение 2 неверно.
После отключения от источника заряд на пластинах остаётся неизменным (ему просто некуда деться) — напряжённость поля изолированного заряженного конденсатора $E=\dfrac{\sigma}{\varepsilon_0}=\dfrac{Q}{\varepsilon_0 S}$ зависит только от заряда и площади, а не от расстояния $d$. Значит изменение $d$ никак не меняет $E$. Утверждение 3 неверно.
Заряд каждой пластины изолирован (пластины отключены от источника и друг от друга) — ему просто некуда перетечь при изменении расстояния $d$. Значит заряд правой пластины останется прежним. Утверждение 4 верно.
При погружении в керосин (диэлектрик с $\varepsilon\gt 1$) ёмкость системы растёт: $C'=\varepsilon C$. Заряд при этом не меняется (пластины изолированы), а энергия $W=\dfrac{Q^2}{2C}$ обратно пропорциональна ёмкости — значит энергия уменьшится. Утверждение 5 верно.